Адсорбенты для получения кислорода методом короткоцикловой безнагревной адсорбции
Список литературы
1. Бекман И.Н. Мембраны в медицине [Электронный ресурс] // Курс лекций. М.:МГУ им. М.В. Ломоносова.
URL: http://profbeckman.narod.ru/MedMemb.files/medmemb2.pdf (дата обращения: 05.03.2022).
2. Глизманенко Д.Л. Получение кислорода: 5-е изд.- М.: Химия, 1972. 751 с.
3. William T. K. Cycle to produce low purity oxygen / Патент США № 4704148. 1987
4. Исмагилов Ф.Р. Меренкова Н.П., Никонов В.П. Мембранное разделение воздуха и перспективы его применения. — М.: ЦНИИТЭ Нефтехим, 1990. C. 48.
5. Чекалов Л.Н., Галакин О.Г. Диффузионные способы газоразделения на полимерных мембранах. — М.: ЦИНТИ Химнефтемаш, 1976. С. 34
6. Тиракьян А.С., Макаренко С.Ф., Костров Ю.А. Разделение газовых смесей с помощью мембран из полых волокон // Химволокно. 1988. С. 26.
7. Японская заявка 6340704, МКИ С01В13/02. Непрерывно действующая мембранная установка для получения обогащенного кислородом воздуха. Йокои Комэи, К.К. Анрецуто.
8. Бриман И.М., Лейтес И.Л. Эксергетический анализ технологических схем мембранного разделения газовых смесей // Технология химической промышленности. 1988. № 8. С. 462 — 466.
9. Мищенко М.В., Маслов В.А., Дзюбенко О.Л. Повышение экономической эффективности процессов топливных теплоэнергетических установок путем обогащения технологического воздуха кислородом // Современные научные исследования и инновации. 2022. № 7.
URL: http://web.snauka.ru/issues/2022/11/5024 (дата обращения: 19.02.2022).
10. Cramer R.L. Oxygen generation system / Патент США № 3898047, 1973
11. Киселев С.В. Разработка сорбционного процесса обогащения воздуха с использованием переносчиков кислорода: дис…. канд. техн. наук. — М. Казань, 1990, С. 47-48.
12. George B.H. Apparatus for preparing oxygen from air / Патент США № 3687634, 1972.
13. Казакова А.А., Никифоров Ю.В. Роль скорости массопередачи на характеристики АВРУ (КБА) для получения азота // Тезисы доклада МНУ в честь 90 летия со дня основания кафедры «Холодильная, криогенная техника, системы кондиционирования и жизнеобеспечения» МГТУ им. Н. Э. Баумана (Москва,8 ноября 2022) — Москва, 2022. С. 16-17.
14. Шумяцкий Ю.И. Типы и принципы организации безнагревных адсорбционных процессов очистки и разделения газовых смесей // Хим. пром. 1989. №8. С. 586-590.
15. Шумяцкий Ю.И. Адсорбционный процесс как единое целое // Хим. пром. 1988. №8. C. 490-493.
16. Алёхина М.Б., Конькова Т.В. Цеолиты для адсорбционных генераторов кислорода // Вестник ВГУ. 2022. №2. С. 67-74.
17. Skarstrom C. W. Method and Apparatus for Fractionating Gaseous Mixtures by Adsorption, патент 2944627 США, 1960.
18. http://o2life.com.ua/index.php?do=static&page=princip raboi (дата обращения: 05.05.2022).
19. Ruthven D.M. Zeolites as Selective Adsorbents // Chemical Engineering Progress. 1988.Vol.84. № 2. Р. 42-50.
20. Ruthven D. M. Principles of Adsorption and Adsorption Processes. — N.Y: John Wiley & Sons, 1984. 433 p.
21. Zhang X. et al. Removal of O2 from C2H4/O2 mixture by adsorption // Petrochemical Technology. 1998. Vol. 27. №1. P. 8-12.
22. Акулов А.К. Особенности процессов в установках адсорбционного разделения воздуха // Технические газы. 2006. № 6. С. 39-42.
23. Lemcoff N.O., Gmelin R.C. Pressure swing adsorption method for separating gaseous mixtures / Патент ЕР 0462778, 1990
24. Gemba T., Tamaru T., Matsuura T. Process for separating nitrogen gas by pressure swing adsorption system / Патент США № 4925461, 1989.
25. Rege S.U., Yang R.T. Kinetic separation of oxygen and argon using molecular sieve carbon // Adsorption. 2000.Vol.6 № 1. P. 15-22.
26. Mohamed S.A.B. Pressure swing adsorption method for production of an oxygen-enriched gas / Патент США № 6475265, 2002.
27. Leavitt F. W. Duplex adsorption process / Патент США № 5085674, 1992.
28. Такааки Т. Concentration of krypton in gas mixture of oxygen and nitrogen by pressure-swing adsorption / Патент Япония № 09308811, 1997.
29. Castle W.F. Precedes commerciaux de separation des gaz de l’air // Bull. Instr. Int. froid. 1999. V. 79. № 5. P. 4-20.
30. Алехина, М. Б. Промышленные адсорбенты: учебное пособие / Алехина, М. Б. — РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. 115 с. : ил. — Библиогр.: с. 113-115.
31. Серых А.И. Формирование, природа и физико-химические свойства катионных центров в каталитических системах на основе высококремнеземных цеолитов: дис… док. хим. наук. М., 2022. С. 12-34.
32. Loewenstein W. The distribution of aluminium in the tetrahedra of silicates and aluminates // American Mineralogist. 1954. Vol. 39. №1. Р. 92-96.
33. Анищик В.М. и др. Наноматериалы и нанотехнологии [под редакцией Борисенко В.Е., Толочко Н.К.]. Минск: Изд.дом БГУ, 2008. 375 с.
34. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита.- М.: Мир, 1976. 781 с.
35. Yang R. T. et al. Air separation by pressure swing adsorption using superior adsorbents DE-FG26-98FT40115 FINAL TECHNICAL REPORT // Ann Arbor. Vol.1001. September 1, 1998 — August 31, 2001. Т. 1001. С. 48109-2136.
36. Baksh M.S.A., Kikkinides E.S., Yang R.T. Lithium Type X Zeolite as a Superior Sorbent for Air Separation // Separation Science and Technology. 1992. V. 27, № 3. P. 277-294.
37. Coe C.G и др. Nitrogen Adsorption With a Divalent Cation Exchanged Lithium X-Zeolite / Патент США № 5258058, 1993.
38. Ojo A. F и др. Adsorptive separation of nitrogen from other gases / Патент США № 5464467, 1997.
39. Kirner J.F. Nitrogen adsorption with highly lithium-exchanged X-zeolites with low silicon/aluminum ratio / Патент США № 5268023, 1993.
40. Adsorbant zeolitique ameliore pour la separation des gaz de l’air et son procede d’obtention / Заявка Франция 2766476.
41. Feuerstein M. et al.. Solid-state nuclear magnetic resonance investigation of cation siting in LiNaLSX zeolites //Microporous and Mesoporous Materials. 1998. V. 26. № 1-3. P. 27-35.
42. Mortier W.J., Bosmans H.J., Uytterhoven J.B. Location of Univalent Cations in Synthetic Zeolites of the Y and X Type with Varying Silicon to Aluminum Ratio. II. Dehydrated Potassium Exchanged Forms // The Journal of Physical Chemistry. 1972. V. 76 № 5. P. 650-656.
43. Ogawa N. Adsorbent for air separation, production method thereof, and airseparation method using it / Патент США № 5868818, 1999.
44. Chao C.C. Process for Separating Nitrogen from Mixtures Thereof with Less Polar Substances / Патент США № 4859217 США, 1989.
45. Auerbach S. M., Carrado K. A., Dutta P. K. Handbook of Zeolite Science and Technology. CRS Press, 2003. 1175 p.
46. Choudary N.V., Jasra R.V., Bhat S.G.T. Sorption of nitrogen, oxygen and argon in mordenite type zeolites // Indian Journal of Chemistry Section A. 1999. Vol.38. P. 34-39.
47. Auerbach S. M., Carrado K. A., Dutta P. K. Handbook of Zeolite Science and Technology. CRS Press, 2003. 1180 p.
48. Жданов С.П., Хвощев С. С., Самулевич Н. Н. Синтетические цеолиты // М.: Химия. 1981. 264 с.
49. Шумяцкий Ю.И., Афанасьев Ю.М.. Адсорбция: процесс с неограниченными возможностями. — М.: Высш. шк., 1998. 78 с.
50. Sircar S. Vacuum swing adsorption process for production of 95 % N2 from ambient air. Патент США № 5084075, 1992.
51. Mortier W. J., Bosmans H. J. Location of univalent cations in synthetic zeolites of the Y and X type with varying silicon to aluminum ratio. I. Hydrated potassium
exchanged forms //The Journal of Physical Chemistry. 1971. Vol. 75. №. 21. С. 33273334.
52. Yang R.T., Hutson N.D. Lithium-based Zeolites Containing Silver and Copper and Use Thereof for Selective Adsorption. Патент США US 6780806, 2004.
53. Yoshida S. et al. Preparation and characterization of LiCL-occluded LiLSX zeolite // Bulletin of the Chemical Society of Japan. 2004. Vol.77. №2. P. 387-391.
54. Wu C. W., Kothare M. V., Sircar S. Equilibrium isotherm and mass transfer coefficient for adsorption of pure argon on small particles of pelletized lithium-exchanged low silica X zeolite // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2022. Vol. 54. №. 8. P. 2385-2390.
55. Oka N., Izumi J., Suzuzki M. Mechanism of Oxygen Adsorption on Partially K Exchanged NaA Type Zeolite //Adsorption. 2000. V. 6. № 2. P. 149-158.
56. Алехина М.Б. Дегидратация цеолитов и ее влияние на адсорбцию азота и кислорода // Материалы X Всерос. симп. «Актуальные проблемы теории адсорбции, пористости и адсорбционной селективности». 2005. С. 101.
57. Алехина М.Б., Шумяцкий Ю.И. Влияние содержания остаточной воды в дегидратированных цеолитах на адсорбцию азота и кислорода // Материалы 8-мого Всерос. симп. «Актуальные проблемы теории адсорбционных процессов в пористых структурах». 2003. С. 73.
58. Tyagi B., Chuclasama C.D., Jasra R. V. Separation of oxygen and nitrogen from air by molecular sieve adsorbents // J. Indian Chem. Soc. — 2001. -V. 78, — P. 551-563.
59. Алехина, М.Б. Свойства и особенности поведения микропористых адсорбентов (цеолитов и активных углей), предназначенных для новых процессов очистки и разделения газов: дис…д-ра хим. наук. М.,2006. С. 50-109.
60. Алехина М.Б. Ионообменные формы цеолита типа Х для процессов безнагревного разделения воздуха с получением кислорода // Хим. пром. сегодня. 2005. № 7. С. 9-14.
61. Алехина М.Б., Семенов Г.М. Цеолитная вода и ее влияние на адсорбцию азота и кислорода цеолитами типа NaX // Хим. пром. сегодня. 2022. № 2. C. 12-17.
62. Алехина М.Б., Байкова А.О., Ахназарова С.Л., Конькова Т.В., . Оптимизация процесса активации цеолитов типа X для адсорбционного разделения воздуха // Химическая промышленность сегодня. 2022. № 5. С. 29-37.
63. Акулов А.К. Производство кислорода 95% и 99% из воздуха методом короткоцикловой безнагревной адсорбции // Нефть и газ. 2022. № 4. C. 38-42.
64. Васильев А. Эффективность применения чистого кислорода при лазерной резке углеродистых низколегированных сталей. // Металлургия. металлообработка. машиностроение. Индустрия. 2022. №4. C. 44-47.
65. Chiang R.N. et al. Argon/oxygen selective X-zeolite. Патент США № 6432170, 2002.
66. Santos J. C. et al. High-Purity Oxygen Production by Pressure Swing Adsorption // Industrial & engineering chemistry research. 2007. Vol. 46. №. 2. P. 591-599.
67. Rege S.U., Yang R.T. Kinetic Separation of Oxygen and Argon Using Molecular Sieve Carbon // Adsorption. 2000. Vol. 6. № 1. P. 15-22.
68. Verma S.K., Nakayama Y., Walker P.L. Effect of temperature on oxygen-argon separation on carbon molecular sieves //Carbon. 1993. Vol. 31. № 3. P. 533-534.
69. Jin X., Malek A., Farooq S. Production of argon from an oxygen-argon mixture by pressure swing adsorption.// Industrial & engineering chemistry research. 2006. Vol. 45. № 16. P. 5775-5787.
70. Jee J. G., Kim M. B., Lee C. H. Pressure swing adsorption processes to purify oxygen using a carbon molecular sieve // Chemical Engineering Science. 2005. Vol. 60. №3. P. 869 — 882.
71. Mitchell L. Adsorption of light gases and gas mixtures on zeolites and nanoporous carbons : дис. Vanderbilt University, 2022.
72. Knaebel K.S., Kandybin A. Pressure swing adsorption system to purify oxygen / Патент США № 5226993, 1993.
73. Григорян Ф.А. Изучение адсорбции кислорода и аргона на Ag-мордените, полученном из природного морденита Ширака // Химический журнал Армении. 2007. Т. 60. № 3. С. 446-451.
74. Григорян Ф.А. Изучение адсорбционных свойств смеси H2, O2, N2, Ar, CH4 на природных и модифицированных морденитах Ширака хроматографическим методом // Химический журнал Армении. 2007. Т. 60. № 5. С. 934-938.
75. Sebastian J., Jasra R.V. Sorption of nitrogen, oxygen, and argon in silver-exchanged zeolites // /Industrial & engineering chemistry research. 2005. Vol.44. № 21. P. 8014-8024.
76. Sebastian J., Jastra R.V. Anomalous adsorption of nitrogen and argon in silver exchanged zeolite A // Chemical Communications. 2003. №2. P. 268-269.
77. Anson A. et al. Adsorption of argon, oxygen, and nitrogen on silver exchanged ETS-10 molecular sieve // Microporous and Mesoporous Materials. 2008. Vol. 109. № 1. P. 577-580.
78. Shi M. et al. Production of Argon Free Oxygen by Adsorptive Air Separation on Ag-ETS-10 // AIChE Journal. 2022. Vol. 59. P. 982-987.
79. Anson A. et al. Separation of Argon and Oxygen by Adsorption on a Titanosilicate Molecular Sieve // Separation Science and Technology. 2009. V. 44. № 7. P. 16041620.
80. Webster C.E., Drago R.S. и Zerner M.C. Molecular dimensions of adsorptives // Journal of the American Chemical Society. 1998. Vol. 120. № 22. P. 5509-5516.
81. Breck D.W. Zeolite molecular sieves: structure, chemistry, and use. — N.Y: John Wiley & Sons, 1974. 636 p.
82. Jayaraman A. et al. Adsorption of Nitrogen, Oxygen and Argon on Na-CeX Zeolites // Adsorption. 2002. Vol. 8. №4. P. 271-278.
83. Choudary N.V., Jasra R.V., Bhat S.G.T. Process for the preparation of a molecular sieve adsorbent for selectively adsorbing oxygen from a gaseous mixture: пат. 6087289 США, 2000.
84. Jasra R.V., Adavanal S.P, Moharir A.S. A process for the preparation of molecular sieve adsorbent useful for the selective adsorption of oxygen from its gaseous mixture with argon / Патент № WO 2022052736, 2022.
85. Peter S.A., Moharir A.S., Jasra R.V. Sr2 Exchanged Zeolite X as an Adsorbent Material for Chromatographic Separation of Argon-Oxygen Gaseous Mixture //: Separation science and technology. 2022. Vol.46. № 3. P. 500-506.
86. Jasra R.V., Chudasama C.D. Process for the preparation of molecular sieve adsorbent for selective adsorption of oxygen from air: патент США № 7319082, 2008.
87. Jain R.,. Stern S.S. Purification of fluids by adsorption / пат. 5601634 США, 1997.
88. Kovak K.W., Agrawal R., Peterson J.C. Method of purifying argon through cryogenic adsorption: пат. 5159816 США, 1992.
89. Kumar R. et al. Argon purification : пат. 4477265 США, 1984.
90. Singh R. K., Webley P. Adsorption of N2, O2, and Ar in potassium chabazite // Adsorption. 2005. Vol. 1. № 11. P. 173-177.
91. Yang R.T., Baksh M.S.A. Pillared clays as a new class of sorbents for gas separation // AIChE Journal. 1991. V.37. № 5. P. 679-686.
92. Kloprogge J.T. Synthesis of Smectites and Porous Pillared Clay Catalyst: A review // Journal of Porous Materials. 1998. V. 5. №. 1. P. 5-41.
93. Арипов Э.А., Агзамходжаев А. А. Активные центры монтмориллонита и хемосорбция // Ташкент: Фан. 1983. 164 с.
94. Карнаухов А.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. -Новосибирск: Наука, 1999. 470 с.
95. Мак-Юан Д. М. Изучение и структура глинистых минералов. — М: Мир, 1965. 394 с.
96. Тарасевич Ю.И. Строение и химия поверхности слоистых силикатов. — Киев: Наука, 1988. 248 с.
97. Гольдберг В.М., Скворцов Н.П. Проницаемость и фильтрация в глинах. М.: Недра, 1986. 160 с.
98. Кормош Е.В. Модифицирование монтмориллонитовых глин для комплексной сорбционной очистки сточных вод: дис. канд.техн.наук. Белгород, 2009. 69 с.
99. Трофимова Ф.А Структурное и кристаллохимическое обоснование технологического модифицирования щелочноземельных бентонитов и
бентонитоподобных глин: Автореф. дис. канд. геолого-минерал. наук. Москва, 2006. 24 с.
100. Галль Н.Р. и др. Интеркалирование атомами и молекулами двумерной графитовой плёнки на металлах // Журнал технической физики. 1999. Т. 69. № 9. С. 72-75.
101. Лазоренко Г.И. Теоретическое исследование влияния нанодобавок на физические свойства монтмориллонитовых глин // Инженерный вестник Дона. 2022. T.18. №4. C. 100-103.
102. Achma R. B. Copper-supported pillared clay catalysts for the wet hydrogen peroxide catalytic oxidation of model pollutant tyrosol // Applied Catalysis А: General. 2008. V. 349. № 1. P. 20-28.
103. Булатов А.И., Макаренко П.П., Проселков Ю.М. Буровые промывочные и тампонажные растворы: — учеб. пособие для вузов. — М.: ОАО «Издательство «Недра», 1999. 424 с.
104. Финевич В.П. Композиционные наноматериалы на основе кислотно -активированных монтмориллонитов // Российский Химический Журнал (ЖРХО им. Д.И.Менделеева). 2007. Т. 51. № 4. С. 69-75.
105. Zhu H.Y., Lu G.Q. Pore structure tailoring of pillared clays with cation doping techniques // Journal of Porous Materials. 1998. V. 5. № 5. P. 227-239.
106. Galeano L. A., Gil A., Vicente M. A. Strategies for immobilization of manganese on expanded natural clays: Catalytic activity in the CWPO of methyl orange // Applied Catalysis B: Environmental. 2022. V.104. № 3. P. 252-260.
107. de Carvalho M. B., Pires J., Carvalho A. P. Characterisation of clays and aluminium pillared clays by adsorption of probe molecules // Microporous Materials. 1996. Vol.6. №2. C. 65-77.
108. Конькова Т.В., Алехина М.Б., Рысев А.П.,Садыков Т.Ф., Федорова С.Н. Слоистые алюмосиликаты со столбчатой структурой для очистки сточных вод // Перспективные материалы. 2022. №2. C. 58-63.
109. Molinard A., Vansant E. F. Controlled gas adsorption properties of various pillared clays // Adsorption. 1995. Vol. 1. № 1. P. 49-59.
110. Цыганков П.Ю.и др. Изучение адсорбции газов на композиционном материале «аэрогель на основе альгината кальция-многослойные углеродные нанотрубки». Москва, материалы тезисов «От фундаментальных исследований к коммерциализации научных идей». Москва 26-27 мая 2022. 2022. С. 13-14
111. Иванов С.И., Цыганков П.Ю., Худеев И.И., Меньшутина Н.В. Создание функционального материала «диоксид кремния — углеродные нанотрубки». Тезисы докладов Успехи в химии и химической технологии. 2022. Т. 29. № 4 (163). С. 83-85.
112. Егорова Е.М. Наночастицы металлов в растворах: биохимический синтез, свойства и применение: Автореф. дис. док. хим. наук, 2022. 23 с.
113. Дубинин М.М. Адсорбция и пористость — М.: Изд-во ВАХЗ, 1972. — 127 с.
114. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. 2-е изд — М., Химия, 1984, 592 с.
115. Соколова Н.П. Ознакомление с методом инфракрасной спектроскопии: метод. пособие / Н.П. Соколова, И.А. Гагина. Самара: Универс-групп. 2007.
116. Алехина М.Б., Шумяцкий Ю.И. Метастабильное состояние низкокремнистых цеолитов типов А и Х и его проявления при адсорбции азота и СО2 // Тезисы докладов 5-ой Всероссийской цеолитной конф. (Звенигород, 8-11 июня 2008 г.). Звенигород, 2008. С. 133.
117. Ахназарова С.Л., Кафаров В.В., Методы оптимизации эксперимента в химической технологии: Учеб. пособие для хим. -технол. спец. вузов — 2-е изд. -М., Высш. школа, 1985. 327 с.
118. Ахназарова С.Л., Гордеев Л.С., Глебов М. Б. Моделирование и оптимизация химико-технологических процессов с неполной информацией о механизме: учеб. пособие. — М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2022. 100 с.
119. Ахназарова С. Л., Гордеев Л.С. Использование функции желательности Харрингтона при решении оптимизационных задач химической технологи // М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева. 2003. 76 с.
120. Накамото К. Инфрокрасные спектры и спектры КР неорганических и координационных соединений. — М.: Мир. 1991.
121. Bertsch L., Habgood H.W. An infrared spectroscopic study of the adsorption of water and carbon dioxide by Linde molecular sieve X // The Journal of Physical Chemistry. 1963. V. 67. №8. P. 1621-1628.
122. Rege S.U., Yang R.T. A novel FTIR method for studying mixed gas adsorption at low concentrations: H2O and CO2 on NaX zeolite and y-alumina // Chemical Engineering Science. 2001. V. 56. №12. P. 3781-3796.
123. Jacobs P.A., van Cauwelaert F.H., Vansant E.F. Surface probing of synthetic faujasites by adsorption og carbon dioxide. Part 1. Infa-red study of carbon dioxide adsorbed on Na-Ca-Y and Na-Mg-Y zeolites // Journal of the Chem. Soc. Faraday Trans., I. 1973. V. 69. № 6. P. 1056.
124. Jacobs P.A., Cauwelaert van F.H., Vansant E.F. Surface probing of synthetic faujasites by adsorption og carbon dioxide. Part 2. Infa-red study of carbon dioxide adsorbed on X zeolites exchangtd with mono- and bi-valent ions // Journal of the Chem. Soc. Faraday Trans. I. 1973. V. 69. № 12. P. 2130.
125. Плюснина И.И. Инфракрасные спектры минералов. М.: Изд. Московского университета, 1977. 175 с.
126. Evans J. V., Whateley T. L. Infra-red study of adsorption of carbon dioxide and water on magnesium oxide // Transactions of the Faraday Society. 1967. Vol. 63. P. 2769-2777.
127. Larin A. V. et al. Oxide clusters as source of the third oxygen atom for the formation of carbonates in alkaline earth dehydrated zeolites // Journal of catalysis. 2022. Vol. 281. №. 2. P. 212-221.
128. Larin A. V. et al. Theoretical identification of carbonate geometry in zeolites from IR spectra //Microporous and Mesoporous Materials. 2022. Vol. 173. P. 15-21.
129. Киселев А.В. Межмолекулярные взаимодействия в адсорбции и хроматографии. М.: Высш. шк., 1986. 360 с.
130. Дубинин М.М. Адсорбция и пористость // М.М. Дубинин. — М.: Изд-во ВАХЗ, 1972. 127 с.
131. Дубинин М.М., Астахов В.А. Развитие представлений об объемном заполнении микропор при адсорбции газов и паров микропористыми
адсорбентами. 2. Общие основы теории адсорбции газов и паров на цеолитах. Изв. АН СССР, сер. хим., 1971, № I, с. 11-17.
132. Тарасевич Ю.И. Поверхностные явления на дисперсных минералах // Киев: Наукова думка. 2022. С. 365-367.
133. Конькова Т.В., Алехина М.Б., Ахназарова С.Л., Михайличенко А.И. Оптимизация условий пилларирования монтмориллонитовых глин // Химическая технология. 2022. № 6. С. 333-337.
134. Маслова М. Д. Влияние ионного состава почвенного раствора на изменение коллоидно-химических свойств почв: дис…. канд. биол. наук. М., 2022. С. 110115.
135. Белякова Л.Д. и др. Адсорбционные свойства кремнезема, модифицированного стабильными наночастицами никеля, полученными в обратных мицеллах под действием у-облучения, по данным газовой. Хроматографии // Защита металлов. 2008. Т.44. №2. С. 177-182.
136. Talebi J., Halladj R., Askari S. Sonochemical synthesis of silver nanoparticles in Y-zeolite substrate // Journal of materials science. 2022. Vol. 45. №12. P. 3318-3324.
137. Dion J.L. Contamination-free high capacity converging waves sonoreactors for the chemical industry // Ultrasonics Sonochemistry. 2009. Vol. 16. № 2. P. 212-220.
138. Asakura Y., Nishida T., Matsuoka T., Koda S. Effect of ultasonic frequency and liquid height on sonochemical efficiency of large-scale sonochemical reactors // Ultrason Sonochem. 2008. Vol. 15. № 3. P. 244-250.
139. Abramov O. V. et al. Pilot scale sonochemical coating of nanoparticles onto textiles to produce biocidal fabrics // Surface and Coatings Technology. 2009. Vol. 204. №. 5. P. 718-722.
140. Chen W., Zhang J., Cai W. Sonochemical preparation of Au, Ag, Pd/SiO2 mesoporous nanocomposites // Scripta Materialia. 2003. Vol. 48. № 8. P.1061-1066.
141. Okitsu K. et al. Formation of noble metal particles by ultrasonic irradiation // Ultrason Sonochem. 1996. Vol. 3. P. S249-S251.
142. Wang X.K. et al. Synthesis of dendritic silver nanostructures by means of ultrasonic irradiation // Ultrasoncs Sonochemistry. 2009. Vol. 16. № 6. P. 747-751.
143. Okitsu K et al. Formation of palladium nanoclusters on Y-zeolite via a sonochemical process and conventional methods // Bulletin of the Chemical Society of Japan. 2002. Vol.75. № 3. P. 449-455.
144. Fujimoto T. et al. Sonochemical preparation of single-dispersion metal nanoparticles from metal salts // Chemistry of Materials. 2001. Vol. 13. № 3. P. 10571060.
145. Nanzai B. et al. Effect of reaction vessel diameter on sonochemical efficiency and cavitation dynamics // Ultrasonics Sonochemistry. 2009. Vol. 16. № 1. P. 163-168.
146. Okitso K., Ashokumar M., Grieser F. Sonochemical Synthesis of Gold Nanoparticles: Effects of Ultrasound Frequency // The Journal of Physical Chemistry B. 2005. Vol.109. № 44. P. 20673-20675.
147. Нечаев Ю.С. О природе, кинетике и предельных значениях сорбции водорода углеродными наноструктурами // Успехи Физических наук. 2006. Т. 176, № 6. С. 581-610.
148. Елецкий А.В. Сорбционные свойства углеродных наноструктур // Успехи Физических наук. 2004. Т. 174. №11. C. 1191-1231.
149. Матвейкин В.Г. и др. Математическое моделирование и управление процессом короткоцикловой адсорбции // М.:Издательство Машиностроение-1. 2007. 140 с.
150. Школин А.В., Фомкин А.А., Яковлев В.Ю. Анализ изостер адсорбции газов и паров на микропористых адсорбентах // Известия Российской академии наук. Серия химическая. 2007. №3. С. 380-385.
151. Фомкин А.А. Физическая адсорбция газов, паров и жидкостей при высоких давлениях на микропористых адсорбентах: дис. док. ф.-мат. наук. М., 1993 С.78.
152. Абдурахманов Ф.А., Патиев А.Р., Алехина М.Б. Адсорбция азота на цеолитах при повышенном давлении // Успехи в химии и химической технологии: Сб. научн. тр. — М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева. 2022. Т. XXIY. № 9 (114). C. 85-89.
153. Шумяцкий Ю.И. Промышленные адсорбционные процессы // М.: КолосС,2009. 183 с.
Приложения
Приложение 1. Математическая обработка результатов эксперимента к
главе 3
1.1. Обобщённая функция желательности В
Для построения обобщённой функции желательности В необходимо преобразовать измеренные значения критериев у в безразмерную шкалу с помощью частных функций желательности й и получить из них свёртку в виде обобщённого критерия. Шкала желательности, в которую преобразуются значения частных критериев, является безразмерной психофизической шкалой. Она устанавливает соответствие между значениями критериев в физических шкалах и субъективными оценками желательного значения соответствующего критерия.
В этой задаче имеют место односторонние ограничения на критерии оптимизации вида у > утп для критериев у2, у4 и у < утах для критерия у^. Поэтому для преобразования измеренных критериев в частные функции желательности й использовали экспоненциальную зависимость вида
¿ = ехр (-ехр (-у’)), (20)
где й — частная функция желательности, а у — безразмерный критерий, который вычисляется по формуле:
У = Ьо Ь1у. (21)
Для определения коэффициентов Ь0 и Ь1, входящих в выражение (13), использовали следующий приём: худшему значению критерия, полученному по плану (Таблица 21), присваивается значение желательности, равное 0,2, а лучшему — 0,8 (Таблица 61).
Таблица 61.Базовые значения функций желательности и соответствующие значения критериев
Критерии Значения критериев Значения частных Желательность
оптимизации оптимизации у функций значения критерия
желательности ё
У2 16,47 0,8 хорошо
5,88 0,2 плохо
Уз 4,06 0,8 хорошо
6,19 0,2 плохо
У4 3,31 0,8 хорошо
1,37 0,2 плохо
Подставив значения d в выражение (12), имеем: 0.8 = ехр (-ехр (- у’)) = 125 = ехР (ехР (-/))
0.2 = ехр (-ехр (- у’)) %.2 = 5-° = -рЫ-у/)) (22)
Дважды логарифмируя выражения (14), получим: — у = 1п(1п1. 25) и — у = 1п(1п5 . 0)
— У = -1.501 -у = 0.476 (23)
Тогда для у2 имеем: Ь0 16.47^=1.501
Ь0 5.88Ь=-0.476 (24)
Решение системы (15) даёт значения коэффициентов Ъ0 = — 1,579 и Ъ = 0,187.
Аналогично вычисляются коэффициенты для критериев у3, у4.
Преобразования критериев у2, у3, у4 в частные функции желательности d2, d3, d4 имеют вид:
d2 = ехр [-ехр (1.579 — 0.187у 2 )],
dъ = ехр [-ехр (-5.269 0.928у3 )] (25)
d4 = ехр [-ехр (1.872 -1.019у 4 )].
Таким образом, по формулам (16) результаты опытов (Таблица 21) были пересчитаны в частные функции желательности (Таблица 62).
Таблица 62.Функции желательности
№ Х1 Х2 Х5 х4 Х5 ^2 й4 Во
1 -1 -1 -1 -1 0 0,328 0,637 0,291 0,393
2 1 -1 -1 -1 1 0,328 0,765 0,373 0,454
3 -1 1 -1 -1 2 0,313 0,735 0,328 0,423
4 1 1 -1 -1 3 0,716 0,2 0,539 0,426
5 -1 -1 1 -1 1 0,257 0,683 0,234 0,345
6 1 -1 1 -1 0 0,227 0,699 0,207 0,320
7 -1 1 1 -1 3 0,272 0,575 0,207 0,319
8 1 1 1 -1 2 0,757 0,381 0,646 0,571
9 -1 -1 -1 1 2 0,672 0,526 0,623 0,604
10 1 -1 -1 1 3 0,667 0,401 0,563 0,532
11 -1 1 -1 1 0 0,268 0,751 0,284 0,385
12 1 1 -1 1 1 0,346 0,545 0,269 0,370
13 -1 -1 1 1 3 0,259 0,653 0,223 0,335
14 1 -1 1 1 2 0,800 0,572 0,800 0,715
15 -1 1 1 1 1 0,200 0,800 0,227 0,331
16 1 1 1 1 0 0,220 0,704 0,200 0,314
Частные функции желательности у = 2, 3, 4 использовали для получения средней геометрической свертки — обобщённой функции желательности Во по формуле:
Ч
ос=Ч п . (26).
Значения обобщенного критерия Во приведены в крайнем правом столбце таблицы 62.
Для проверки гипотезы значимости эффектов факторов необходима информация об ошибке обобщённого критерия. При наличии нескольких критериев у1, у2,…уС1 дисперсия воспроизводимости по обобщённому критерию Во оценивается непосредственно по повторным опытам, если повторные опыты для оценки точности по всем критериям проведены в одних и тех же условиях. Однако в рассматриваемой задаче информация о воспроизводимости результатов по критериям у1-у4 получена в различных условиях. Это обстоятельство затрудняет оценку точности обобщённых критериев.
Дисперсия воспроизводимости обобщенного критерия — обобщённой функции желательности оценивалась по правилу накопления ошибок по формуле:
Л2
*=у
Ч
4=I
]=-
ад
о
ду, V у ] У
*У7, (27)
с2
где — оценка дисперсии воспроизводимости по у-му критерию, д — число критериев.
Чтобы оценить дисперсию воспроизводимости 52 по формуле (18),
До
ь. Пр
дУг
дД
необходимо определить частные производные —°. Прологарифмировав Во,
получим:
Ч
1 Ч
1п До = -11п (28)
Чг =1
Продифференцировав выражение (19), получим: д1п РС1 _ 1 дРс
дуг До дУг
Отсюда:
д£с = п д 1п Рд (з0)
дУг дУ
Так как у^ входит только в выражение частной функции желательности то для односторонних ограничений, наложенных на критерии, имеем: аос = £о = [_ехр(ьо( ^)]. (31)
дУг 1 дуг (
Полученные значения частных производных (22) подставляются в формулу (18) для определения дисперсии воспроизводимости.
Для каждой точки плана (Таблица 21) по формуле (18) с использованием (22) была рассчитана дисперсия воспроизводимости по критерию До.
Однородность выборочных дисперсий проверялась по статистике Кохрена
[7]:
О = = 7-63Х10 4 = 0.288. N 2 26.51×10
г=1 (32)
Табличное значение статистики Кохрена для уровня значимости р = 0.05 и чисел степеней свободы / = 1, /2 = 16, G0.05(1,16) = 0,45. Так как значение G < 0.45, то выборочные дисперсии однородны, опыты равноточны и в качестве дисперсии воспроизводимости по обобщённому критерию До можно взять среднюю арифметическую дисперсию: N
£ = = 2651х 10_4 = 1.657 Х 10_4 (33)
°О N 16
с числом степеней свободы / = 16.
Используя формулу для линейного ортогонального плана, получим ошибку для эффектов факторов х—х4 для обобщённого критерия До:
% =
1.657 х10 1Л_2
д-= 0.322х10 2 (34)
V 16
Оценку значимости коэффициентов уравнения регрессии производили по /-критерию Стьюдента, в результате имеем t1 = 10,87, /2 = 10,87, Ц = 6,52, /4 = 6,52. Табличное значение критерия Стьюдента /005(16) = 2,12. Таким образом, было показано, что все факторы значимы.
Значимость различия между уровнями фактора .15 проверялась с помощью множественного рангового критерия Дункана [116].
Нормированная ошибка среднего значения функции желательности ^
равна:
я2
^ = 0.644 х 10-2 (35)
Для уровня значимости р = 0.05, и0 = _/воспр =16 и р = 2, 3, 4 в [118] приведены следующие значения рангов г: р 2 3 4 г 3,0 3,15 3,23 НЗР = г • я- 0,019 0,020 0,021
Оо 7 7 7
Здесь НЗР — наименьшие значимые ранги: ранги, г, умноженные на нормированную ошибку среднего значения функции желательности.
Расположив средние значения функции желательности Оо в порядке возрастания, имеем для фактора . 5:
О(0) = 0.353 = 0.375 О(3) = 0.403 = 0.578
О( 2) Оо — О(0) Оо = 0.578- 0.353 = 0.225 > 0.021 — различие значимое
О (2) Оо — О(1) Оо = 0.578- 0.375 = 0.203 > 0.020 — различие значимое
О (2) Оо -о(3) Оо = 0.578- 0.403 = 0.175 > 0.021 — различие значимое
О(3) Оо -О (0) Оо = 0.403- 0.353 = 0.05 > 0.021 — ■ различие значимое
О(3) Оо -О (1) Оо = 0.403- 0.375 = 0.028 > 0.021 — различие значимое
Оо -О(0) Оо = 0.360- 0.298 = 0.022 > 0.021 — различие значимое
1.2. Обобщённая функция желательности Д к плану — полуреплике от полного факторного эксперимента 24
Таблица 63. План эксперимента — дробная реплика от полного факторного эксперимента 24 и результаты опытов
№ Х Х2 Хз Х4 У1 У2 У3 У4
1 1 1 1 1 3,21 15,94 4,62 3,45
2 -1 1 1 -1 4,87 9,08 3,32 2,73
3 1 -1 1 -1 3,34 14,77 4,96 2,98
4 -1 -1 1 1 3,58 9,86 4,26 2,31
5 1 1 -1 -1 2,40 6,45 3,32 1,94
6 -1 1 -1 1 2,58 6,93 3,66 1,89
7 1 -1 -1 1 2,12 7,21 4,17 1,73
8 -1 -1 -1 -1 2,31 7,59 4,50 1,69
Дисперсия воспроизводимости обобщенного критерия — обобщённой функции желательности оценивалась по правилу накопления ошибок по формуле (18).
Для каждой точки плана (Таблица 63) по формуле (18) с использованием (22) рассчитали дисперсию воспроизводимости по критерию До. Однородность выборочных дисперсий проверяли по статистике Кохрена:
V2 11 52 х 10_4 О = фдх. = 1152 х 10 = 0.379.
N 2 30.37 х 10_4
I V
г=1 (36)
Табличное значение статистики Кохрена для уровня значимости р = 0.05 и чисел степеней свободы /1 = 1, /2 = 8, G0.05(1,8) = 0.6798. Так как значение G < 0.6798, то выборочные дисперсии однородны, опыты равноточны и в качестве дисперсии воспроизводимости по обобщённому критерию До можно взять среднюю арифметическую дисперсию:
N
X я?
1=1_
30.37 х 10 8
= 3.796 х 10
4
(37)
с числом степеней свободы / = 8. Дисперсия адекватности равна: = 3.26 х 10″4.
Так как ^ < яВ,оспр, то, следовательно, уравнение регрессии адекватно эксперименту.
Значимость коэффициентов проверялась по критерию Стьюдента. Ошибка
-5
коэффициентов = 4,87х10-. Значения /-критериев:
/1 = 1,565; /2 = 9,649; /3 = 20,53; /4 = 1,257.
Табличное значение /005 (8) = 2,31.
Таким образом, значимыми в диапазоне исследования являются только факторы .3 (количество СО2 в продувочном газе) и .2 (скорость нагрева), причем . 3 существенно влияет на критерий оптимизации.
Приложение 2. Уровни факторов для оптимальных значений критериев
оптимизации
В соответствии с проведенными расчетами все эффекты значимы, факторы Х1, Х2, Х3, Х4 влияют на величину остаточного влагосодержания в цеолите после активации. Наибольшее влияние оказывает изменение количества С02 в продувочном газе (Ь3 = 0,665), наименьшее — объем пропущенного азота при заданной температуре (Ь4 = 0,145). Регрессионный анализ позволяет записать следующий ранжировочный ряд для Y1: Ь3>Ь1>Ь2>Ь4
Наибольшее значение коэффициента разделения смеси азот — кислород достигается при остаточном содержании равном 3,21. Таким образом, в таблице 64 указаны уровни факторов, при которых достигается данное оптимальное значение остаточного влагосодержания.
Таблица 64.Уровни факторов для оптимального значения эффекта Y1
Факторы Значения
Температура обработки 400 °С
Скорость нагрева 3,5 °С/мин
Наличие С02 в продувочном газе 2,0 об.%
Объем пропущенного азота, отнесенный к объему цеолита при заданной температуре 0,59-10-3 л/л
Равновесная адсорбция азота, У2
Скорость нагрева не влияет на величину равновесной адсорбции азота. Факторы Х1, Х3, Х4 существенно влияют на величину равновесной адсорбции азота. Наибольшее влияние на емкость цеолита по азоту оказывает количество С02 в продувочном газе (Ь3 = 2,684), наименьшее — скорость нагрева до заданной температуры (Ь2 = 0,129). Регрессионный анализ позволяет записать следующий ранжировочный ряд для Y2: Ь3>Ь4>Ь1>Ь2.
Для оптимизации конечного результата (максимальный коэффициент разделения воздуха) равновесная адсорбция азота (фактор У2) должна быть
максимальна. В таблице 65 указаны значения факторов, увеличивающие равновесную адсорбцию азота.
Таблица 65.Значения факторов для максимального Y2 в области исследования
Факторы Значения
Температура обработки 400 °С
Скорость нагрева 2 °С/мин
Наличие С02 в продувочном газе 2,0 об.%
Объем пропущенного азота, отнесенный к объему цеолита 0,59 -10-3 л/л
Данный опыт не был реализован в матрице планирования, однако для проверки условий было принято решение провести его отдельно.
Температура обработки Скорость нагрева Количество С02 в продувочном газе Объем пропущенного азота, отнес. к объему цеолита Равновесная емкость по азоту, см3/г
400 °С 2 °С/мин 2,0 об.% 0,59 -10-3 л/л 15,98
Таким образом, было подтверждено, что при данных условиях наблюдается наибольшее значение равновесной емкости по азоту.
Равновесная адсорбция кислорода, У3 Количество пропущенного азота не влияют на величину равновесной адсорбции кислорода. В соответствии с приведенными неравенствами, можно сделать вывод, что эффекты Х1, Х2, Х3, существенно влияют на величину равновесной адсорбции кислорода. Наибольшее влияние оказывает скорость нагрева цеолита до заданной температуры (Ь2 = 0,371), наименьшее -количество пропущенного азота через слой цеолита (Ь1 = 0,076).
Регрессионный анализ позволяет записать следующий ранжировочный ряд для Y3: Ь2>Ь3>Ь1>Ь4.
Для оптимизации конечного результата (максимальный коэффициент разделения воздуха) равновесная адсорбция кислорода (фактор У3) должна быть минимальна. В таблице 66 указаны значения факторов, снижающие
равновесную адсорбцию кислорода.
Таблица 66. Значения факторов для минимального Y3 в области исследования
Факторы Значение
Температура обработки 300 °С
Скорость нагрева 3,5 °С/мин
Наличие С02 в продувочном газе 1 об.%
Объем пропущенного азота, отнесенный к объему цеолита Не значим
Коэффициент разделения воздуха У4
В соответствии с проведенными расчетами все эффекты значимы, факторы
Х1, Х2, Х3, Х4 существенно влияют на коэффициент разделения воздуха. Наибольшее влияние оказывает количество С02 в продувочном газе (Ь3 = 0,528), наименьшее — количество пропущенного азота через слой цеолита (Ь1 = 0,096).
Регрессионный анализ позволяет записать следующий ранжировочный ряд для Y4: Ь3>Ь1>Ь2>Ь4. В таблице 67 указаны значения факторов, увеличивающие коэффициент разделения воздуха.
Таблица 67. Значения факторов для наибольшего Y4
Факторы Значения
Температура обработки 400 °С
Скорость нагрева 3,5 °С /мин
Наличие С02 в продувочном газе 2,0 об.%
Объем пропущенного азота, отнесенный к объему цеолита 0,59-10-3 л/л
Данные значения факторов соответствуют опыту № 1 в матрице планирования, где наблюдается наибольший коэффициент разделения смеси азот — кислород.
Адсорбционный генератор кислорода
Полезная модель направлена на создание адсорбционного генератора кислорода и содержит корпус, в котором установлена фильтрующая система и трехходовые электромагнитные клапаны, управляемые электронным реле времени, с адсорберами, соединенными, со стороны выхода продукционного газа через обратные клапаны, газовый ресивер, увлажнитель и ротаметр с возможностью регулировки количества продукционного газа с потребителем, а с другой стороны соединенные через трехходовые клапаны и пневмоглушители с атмосферой, установлен роторно-лопастной вакуум-напорный компрессор, обеспечивающий на стадии адсорбции давление несколько выше атмосферного, а на стадии десорбции давление несколько ниже атмосферного, в результате чего обеспечивается высокий коэффициент давления. Устройство позволяет повысить эффективность функционирования адсорбционного генератора кислорода при реализации циклического адсорбционно-десорбционного процесса обогащения атмосферного воздуха кислородом.
6 з.п. ф-лы, 3 фиг. илл.
Полезная модель относится к устройствам для обогащения газов адсорбцией, в частности, к генераторам кислорода для обогащения атмосферного воздуха кислородом в результате осуществления циклического адсорбционно-десорбционного процесса.
Известен медицинский адсорбционный генератор кислорода, содержащий два адсорбера, заполненные гранулированным цеолитовым адсорбентом, в которых параллельно осуществляются процессы адсорбции и десорбции. В один из адсорберов подается на обогащение атмосферный воздух, сжатый поршневым компрессором до повышенного давления, предварительно очищенный от механических примесей. За счет избирательности адсорбции, часть азота, содержащегося в атмосферном воздухе, переходит в цеолитовый адсорбент, в результате на выходе из адсорбера получается поток продукционного газа, обогащенного кислородом. Часть указанного потока дросселируется до атмосферного давления и направляется противотоком в параллельно работающий адсорбер для регенерации в нем адсорбента. В результате на выходе из генератора обеспечивается непрерывный поток обогащенного кислородом продукционного газа. Генератор может работать как от стандартной электросети переменного тока, так и от аккумуляторных батарей.
Однако, такая конструкция генератора не обеспечивает мобильности пациенту, из-за большого веса, габаритов, а также высокого энергопотребления и уровня шума, обусловленных конструктивными признаками известного технического решения (см. например, Пат. 4826510 США, В01D 053/04. 1989 г.).
Известен адсорбционный медицинский генератор кислорода, в котором энергозатраты снижены за счет введения стадии выравнивания давлений между адсорберами. При этом выравнивание давлений осуществляют путем сообщения полостей адсорберов со стороны выхода продукционного газа, что позволяет использовать остаточное давление после стадии адсорбции и снижает энергозатраты установки до 20% за счет применения компрессора с пониженной мощностью.
Недостатком такого генератора является отсутствие отбора продукционного газа во время стадии выравнивания давлений, что снижает его производительность. Кроме того, наличие дополнительной стадии выравнивания давлений приводит к необходимости установки дополнительной пневматической арматуры и более сложного управляющего устройства, что снижает надежность работы генератора (Пат. 6949133 США, B01D., 2005 г.).
Известен также адсорбционный генератор кислорода, в котором энергозатраты снижены за счет введения двух стадий выравнивания давлений между адсорберами, что позволяет добиться снижения суммарных энергозатрат генератора на 25%. Предложена замена системы клапанов на распределительную головку, аналогичную той, что устанавливается в барабанные вакуум-фильтры. При этом распределительная головка вращается с постоянной угловой скоростью, в то время как адсорберы остаются неподвижны. Поскольку скорость вращения распределительной головки составляет 100 оборотов (и соответственно циклов адсорбции-десорбции) в минуту, размеры генератора и вес снижены по сравнению с традиционными конструктивными решениями.
Основным недостатком данной установки является чрезвычайно высокая конструктивная сложность, связанная, с необходимостью распределения и управления потоками с помощью распределительной головки. Это обуславливает ее высокую стоимость и низкую надежность, что не позволяет использовать ее в мобильном варианте исполнения (Пат. 6691702 США, B01D, 2004 г.).
Известен также генератор кислорода, в котором вращаются адсорберы, а распределительная головка неподвижна. Особенностью данной конструкции является то, что адсорберы вращаются с постоянной частотой и приводятся во вращение ротором, расположенным в нижней части генератора.
Данная конструкция так же обладает высокой конструктивной сложностью из-за наличия движущихся частей, кроме того, число адсорберов в ней равно шести. (Пат. 5827358 США, B01D 53/047, 1996 г.).
Известен также мобильный адсорбционный медицинский генератор кислорода, содержащий два адсорбера, заполненные гранулированным цеолитовым адсорбентом, в котором попеременно осуществляются процессы адсорбции и десорбции, в которые подается на обогащение атмосферный воздух, сжатый роторно-лопастным компрессором до давления адсорбции Рад=2 атм, при этом десорбция осуществляется при атмосферном давлении Р дес=1 атм. Автономная работа генератора обеспечивается работой литийметаллофосфатного аккумулятора. В результате на выходе из генератора обеспечивается непрерывный поток обогащенного кислородом продукционного газа в количестве до 1 л/мин в течение до 3 часов. Данная конструкция генератора характеризуется пониженным весом и габаритами, а также обладает более высокой надежностью и низким уровнем шума.
Однако, использование в данном генераторе напорного компрессора приводит к недостаточной эффективности работы генератора, поскольку обеспечивается коэффициент давления К=Рад/Рдес=2, соответственно снижается производительность генератора по продукционному газу. Кроме того, в процессе эксплуатации происходит изменение сопротивления потоку из-за повышенного механического износа гранулированного адсорбента из-за того, что процесс короткоцикловой адсорбции протекает с циклическим изменением направления газового потока. (Пат. 7402193 США, В01D 53/053 2008 г.).
Задачей изобретения является повышение эффективности функционирования генератора кислорода.
Решение технической задачи достигается за счет использования вакуум-напорного компрессора, позволяющего достигнуть того, что стадия адсорбции реализуется при давлении несколько выше атмосферного, а стадия десорбции — при давлении несколько ниже атмосферного, в результате чего обеспечивается высокий коэффициент давления.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Технический результат достигается тем, что в адсорбционном генераторе кислорода, содержащим корпус, в котором установлена фильтрующая система и трехходовые электромагнитные клапаны, управляемые электронным реле времени, с адсорберами, соединенными, со стороны выхода продукционного газа через обратные клапаны, газовый ресивер, вентиль с возможностью регулировки с потребителем, а с другой стороны соединенные через трехходовые электромагнитные клапаны и пневмоглушители с атмосферой, установлен роторно-лопастной вакуум-напорный компрессор, обеспечивающий на стадии адсорбции давление несколько выше атмосферного, а на стадии десорбции давление несколько ниже атмосферного, в результате чего обеспечивается высокий коэффициент давления.
Корпус генератора выполнен из многослойного стекловолокна, скрепленного высокоадгезионным двухкомпонентным клеем на основе эпоксидных смол.
В корпусе генератора кислорода установлены четыре литий-полимерных аккумулятора.
В адсорберах генератора кислорода в качестве адсорбента использованы цеолитные блоки.
Цеолитные блоки выполнены с эквивалентным диаметром транспортных пор 0,6 мм.
Использование роторно-лопастного вакуум-напорного компрессора, напорная часть которого обеспечивает на стадии адсорбции давление несколько выше атмосферного (1,5 атм.), а вакуумная часть которого обеспечивает на стадии десорбции давление несколько ниже атмосферного (0,5 атм.), позволяет обеспечить высокий коэффициент давления К=3, и, соответственно, высокую эффективность работы генератора кислорода, что позволяет достигнуть увеличенной производительности генератора по продукционному газу — до 3 л/мин и снижение энергозатрат по сравнению с напорной схемой до 20%. Кроме того, использование вакуум-напорного компрессора роторно-лопастного типа позволяет обеспечить низкий уровень шума работы генератора кислорода.
Выполнение корпуса генератора из многослойного стекловолокна, скрепленного высокоадгезионным двухкомпонентным клеем на основе эпоксидных смол позволяет обеспечить его минимальную толщину и вес.
Установка в корпусе генераторе кислорода четырех литий-полимерных аккумуляторов позволяет обеспечить длительность непрерывной автономной работы генератора кислорода до 4-х часов.
Использование цеолитных блоков в адсорберах генератора кислорода позволяет обеспечить отсутствие механического истирания в циклических процессах адсорбции-десорбции.
Выполнение цеолитных блоков с эквивалентным диаметром транспортных пор 0,6 мм обеспечивает низкое аэродинамическое сопротивление газовоздушному потоку.
По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию «новизна».
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в производстве различных модификаций адсорбционных генераторов кислорода с получением технического результата, заключающегося в повышении эффективности работы генератора и снижении энергозатрат, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию «промышленная применимость».
Сущность заявляемой полезной модели поясняется примером конкретного выполнения, где:
На фиг.1 показан общий вид генератора кислорода (сечение по А-А).
на фиг.2 показан общий вид генератора кислорода (сечение по Б-Б).
на фиг.3 показан общий вид адсорбера в разрезе.
На представленных чертежах изображены:
1 — днище корпуса;
2 — винт крепления компрессора;
3 — вакуум — напорный компрессор;
4 — батарея аккумуляторов;
5 — материал звукоизоляционный;
6 — хомут крепления;
7 — шланг полиуретановый;
8 — фильтр воздушный;
9 — клапан электромагнитный трехходовой;
10 — крышка корпуса;
11 — электронное реле времени;
12 — адсорбер;
13 — клапан обратный;
14 — газовый ресивер;
15 — вентиль с возможностью регулировки;
16 — канюля носовая;
17 — пневмоглушитель;
18 — дроссель;
19 — порт для подключения зарядного устройства к батарее аккумуляторов;
20 — вентилятор охлаждения;
21 — винт крепления;
22 — кнопка включения;
23 — корпус адсорбера;
24 — крышка адсорбера;
25 — штуцер;
26 — антифрикционная втулка;
27 — коническая вставка;
28 — уплотнение конической вставки;
29 — уплотнительная прокладка;
30 — цеолитный блок.
Адсорбционный генератор кислорода содержит днище корпуса 1, к которому при помощи винтов крепления компрессора 2 примыкает вакуум-напорный компрессор 3, питание которого осуществляется от батареи аккумуляторов 4 через материал звукоизоляционный 5 примыкающих к днищу корпуса 1 посредством хомутов крепления 6, и состоящий из двух параллельно работающих частей, одна из которых — напорная часть соединена с одной стороны с атмосферой, а с другой стороны соединена шлангом полиуретановым 7 через фильтр воздушный 8, клапаны электромагнитные трехходовые 9, примыкающие через материал звукоизоляционный 5 к крышке корпуса 10, управляемые электронным реле времени 11, через звукоизоляционный материал 5 примыкающего к днищу корпуса 1, питание которого осуществляется от батареи аккумуляторов 4, адсорберы 12, через звукоизоляционный материал 5 примыкающие к головкам вакуум-напорного компрессора 3, клапаны обратные 13, газовый ресивер 14, примыкающий к крышке корпуса 10, вентиль с возможностью регулировки 15, канюли носовые 16 с потребителем продукционного газа. Другая, вакуумная часть вакуум-напорного компрессора 3 соединена с одной стороны — с атмосферой через пневмоглушитель 17, а с другой стороны шлангом полиуретановым 7 через клапаны электромагнитные трехходовые 9, адсорбер 12, в котором осуществляется процесс десорбции, дроссель 18 с выходом адсорбера 12, где осуществляется обогащение воздуха кислородом. Зарядка батареи аккумуляторов 4 осуществляется внешним зарядным устройством (на рисунке не показано) через порт для подключения зарядного устройства к батарее аккумуляторов 19. Для охлаждения внутрикорпусного пространства в корпусе генератора установлен вентилятор охлаждения 20, который питается от батареи аккумуляторов 4 и примыкает к днищу корпуса 1 посредством винтов крепления 21. Начало работы генератора кислорода осуществляется кнопкой включения 22 (условно не показана), расположенной на крышке корпуса 10.
Адсорберы 12 содержат корпус адсорбера 23, в верхней и нижней части которого в резьбовых гнездах установлены крышки адсорбера 24 с резьбовыми отверстиями по центру, в которых установлены штуцеры 25. Штуцеры 25 своими торцами примыкают к антифрикционным втулкам 26, установленным в конических вставках 27, которые примыкают к корпусу адсорбера 23 через уплотнение конической вставки 28. На торцах конических вставок 27 установлены уплотнительные прокладки 29, через которые к корпусу примыкает цеолитный блок 30.
Сборка устройства осуществляется в горизонтальном положении следующим образом.
Вначале осуществляется сборка адсорберов. При снятой крышке адсорбера 24 с одной стороны, на установленную с другой стороны крышку адсорбера 24 устанавливается уплотнительная прокладка 29, на которую устанавливается цеолитный блок 30, на верхнюю поверхность которого устанавливается еще одна уплотнительная прокладка 29. На эту прокладку устанавливается коническая вставка 27 с антифрикционной втулкой 26 и в корпус адсорбера 23 устанавливается крышка адсорбера 24. Герметизация адсорбера достигается вворачиванием штуцера 25 до упора в антифрикционную втулку 26.
Далее при снятой крышке корпуса 10, с портом для подключения зарядного устройства к батарее аккумуляторов 19, на днище корпуса 1 устанавливается вакуум-напорный компрессор 3, который жестко соединяется с днищем корпуса 1 посредством винтов крепления компрессора 2. Далее устанавливаются электронные реле времени 11, которое жестко соединяется с днищем корпуса 1 посредством винтов крепления 21, после чего на звукоизоляционный материал 5, скрепленный с днищем корпуса при помощи клея, устанавливается батарея аккумуляторов 4, крепление которой к корпусу осуществляется посредством хомутов крепления 6. Также к днищу корпуса осуществляется крепление вентилятора охлаждения 20 посредством винтов крепления 21. Далее на вакуум-напорный компрессор 3 через звукоизоляционный материал 5 устанавливаются адсорберы 12, которые присоединяются винтами крепления 21 к головкам компрессора 3. Далее осуществляется соединение адсорберов 12 с одной стороны посредством шлангов полеуретановых 7 через клапаны электромагнитные трехходовые 9, прикрепленные к крышке корпуса 10 и фильтр воздушный 8 с головкой вакуум-напорного компрессора с атмосферой. После этого, осуществляется соединение адсорберов 12 с другой стороны с дросселем 18, далее — с клапанами обратными 13, с газовым ресивером 14, закрепленным на крышке корпуса с помощью хомутов крепления 6, вентилем с возможностью регулировки 15, вынесенным за пределы корпуса генератора и канюлями носовыми 16 с потребителем. После окончания сборки устанавливается крышка корпуса 10, в которую монтируется кнопка включения 22.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Атмосферный воздух, сжатый до давления адсорбции Рад напорной частью вакуум-напорного компрессора 3, проходит очистку от частиц пыли, взвешенных в воздухе с помощью фильтра воздушного 8, после чего, с помощью клапана электромагнитного трехходового 9 поток сжатого воздуха направляется в один из адсорберов 12, заполненный цеолитным блоком 30. Проходя через цеолитный блок 30, воздух за счет избирательности поглощения освобождается от азота, и газовый поток с избыточным содержанием кислорода через клапан обратный 13, поступает в газовый ресивер 14, откуда осуществляется отбор продукционного газа потребителю с помощью вентиля с возможностью регулировки 15. Часть продукционного газа, выходящего из адсорбера 12, в котором осуществляется избирательное поглощение азота и обогащение газового потока кислородом, дросселируется с помощью дросселя 18 до давления десорбции Рдес, создаваемого вакуумной частью ваккум-напорного компрессора 3, и направляется противотоком в другой адсорбер 12, где осуществляется десорбция азота и регенерация блочного адсорбента, после чего газовый поток с избытком азота, с помощью клапана электромагнитного трехходового 9 проходит через пневмоглушитель 17 и сбрасывается в атмосферу.
При этом количество воздуха, проходящего адсорбент в обоих направлениях примерно равно. Этого количества продукционного газа достаточно, чтобы осуществить промывку адсорбента, после чего адсорбент вновь готов к адсорбции азота.
Устройство позволяет повысить эффективность функционирования адсорбционного генератора кислорода и снизить суммарные энергозатраты за счет использования вакуум-напорного компрессора при реализации циклического адсорбционно-десорбционного процесса обогащения атмосферного воздуха кислородом.
1. Адсорбционный генератор кислорода, содержащий корпус, в котором установлены фильтрующая система и клапаны электромагнитные трехходовые, управляемые электронным реле времени, с адсорберами, соединенными со стороны выхода продукционного газа через обратные клапаны, газовый ресивер, вентиль с возможностью регулировки с потребителем, а с другой стороны соединенные через трехходовые клапаны и пневмоглушители с атмосферой, отличающийся тем, что в корпусе установлен роторно-лопастной вакуум — напорный компрессор, обеспечивающий на стадии адсорбции давление несколько выше атмосферного, а на стадии десорбции давление несколько ниже атмосферного, в результате чего обеспечивается высокий коэффициент давления.
2. Адсорбционный генератор кислорода по п.1, отличающийся тем, что корпус генератора выполнен из многослойного стекловолокна, скрепленного высокоадгезионным двухкомпонентным клеем на основе эпоксидных смол.
3. Адсорбционный генератор кислорода по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в корпусе генератора кислорода установлены четыре литий полимерных аккумулятора.
4. Адсорбционный генератор кислорода по п.1, отличающийся тем, что в адсорберах генератора кислорода в качестве адсорбента использованы цеолитные блоки.
5. Адсорбционный генератор кислорода по п.4, отличающийся тем, что цеолитные блоки выполнены с эквивалентным диаметром транспортных пор 0,6 мм.
