Спосіб отримання інертних газів для боротьби з пожежами і пристрій для його здійснення

Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к способам и устройствам, предназначенным для получения инертных газов и использования их для тушения пожаров, преимущественно подземных, и позволяет повысить качество инертных газов. Устройство содержит источник 1 сжатого воздуха, соединенный через редуктор 2 высокого давления с камерой 3 сгорания, снабженный топливопроводом 4, Камера 3 соединена со змеевиком 5„ к выходу 6 которого подключена окислительная емкость 7, Последняя трубопроводом 8 соединена с вторым змеевиком 9, на выходе 10 которого размещен сатуратор 11. Сатуратор 11 частично заполнен водой 12 и соединен-с гидратной ячейкой 13, снабженной ребрами 14 и размещенной в термостате 15. Ячейка 13 имеет водопровод 16 и шламопровод СО 17 с выпускным краном 18 и связана с шлаконакопителем 19, который по трубопроводу 20 соединен с охладительной камерой 21, в которой размещены газовые змеевики 5 и 9, Вода из камеры 21 сбрасывается по трубопроводу 22, а инертный газ отводится по трубопроводу 23, снабженному манометром 24 и газовыми часами 25. Способ заключается в сжигании топлива в струе атмосферного воздуха, частичном охлаждении образовавшихся продуктов сжигания, содержащих 347940 1 Изобретение относится к противопожарной технике, в частности к способам и устройствам, предназначенным для получения инертных газов и использования их для тушения подземных пожаров. Целью изобретения является повышение качества инертных газов. Сущность способа заключается в сжигании топлива в струе атмосферного воздуха, последующей низкотемпературной сепарации газообразных продуктов сжигания, перевода продуктов сгорания в присутствии катализаторов в диоксид углерода, в добавлении к газовой смеси воды, понижении температуры смеси до температуры образования гидрата диоксида углерода и отделении образовавшегося гидрата от газового инертного потока. Преимущество предлагаемого способа состоит в том, что он позволяет весьма, технологично и без больших энергетических затрат разделять воздух на два типа инертных г^азов: газообразные азот и аргон и двуокись углерода в гидратном состоянии, которая может храниться при положительных температурах и относительно небольших давлениях. Ниже дана кратная характеристика гидрата диоксида углерода. Формула гидрата изменяется от С0 2 - 6Н 2 О до СО 4 -7Н 0. В*интервале температур от 230,1 до 253,1 К и давлений 14,21,22 кПа Т=22 (lg Р - 1,215) т 273,1 К. При Р = 101,3 кПа (1 атм) кислород и окись углерода, и последующем их разделении, причем после частичного охлаждения продуктов сжигания содержащиеся в них кислород и окись углерода в присутствии катализаторов переводят в диоксид углерода, а образовавшуюся смесь дополнительно охлаждают до начала гидратообразования диоксида углерода и насыщают водой, после чего ее охлаждают до температуры образования гидрата диоксида углерода. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.. 1 та бл, Т=218, 1 К. Теплота гидратообразования гидрата С0 2 в стандартном состоянии: йН°= 50,9 кДж/моль, Условия образования гидрата в системе С0 2 +Н 2 0 t охарактеризованы в таблице. , Плотность гидрата С0 2 при Т = = 273,1 К (0°С) и давлении гидратообразования составляет 1,053 г/м . В одном объеме воды при Т = 273,1 К Ю и Р = 101,3 кПа содержится 176,1 объема СО^, Число объемов газа в одном объеме гидрата при тех же условиях 137,6 м 3 / м 3 . Масса газа в единице гидрата 271,9 кг/м 3 при мас15 се воды в единице объема гидрата 781,1 кг/м 3 . Термодинамическая устойчивость гидратов обеспечивается благоприятной геометрией расположения молекул 20 в полостях каркаса, вследствие чего слабые молекулярные взаимодействия приводят к выигрышу энергии в 2050 кДж/моль при образовании гидрата по сравнению с энергией составляющих 25 компонентов в свободном состоянии, т.е. использование двуокиси углерода энергетически более выгодно в гидратном состоянии по сравнению с газообразным и жидким состояниями. Технология перевода СО. в гидратное 30 состояние значительно проще по сравнению с получением жидкого диоксида углерода, так как не требует применения сложной криогенной техники. На чертеже изображено устройство, 35 реализующее предлагаемый способ. Устройство состоит из источника 1 сжатого воздуха, соединенного через 347940 редуктор 2 высокого давления с камерой 3 сгорания, снабженной топливопроводом 4. Камера 3 сгорания соединена со змеевиком 5, к выходу 6 которого подключена окислительная емкость 7. Последняя трубопроводом 8 соединена с вторым змеевиком 9„ на выходе 10 которого размещен сатуратор 11. Сатуратор частично заполнен водой 12 to и соединен с гидратной ячейкой 13, снабженной ребрами 14 и размещенной в термостате 15. Ячейка ІЗ снабжена водопроводом 16 и шламопроводом 17 с выпускным краном 18 и соединена с 15 пшамоиакопителем 19, который по трубопроводу 20 соединен с охладительной камерой 2! f в которой размещены газовые змеевики 5 и 9. Вода из камеры 21 сбрасывается по трубопроводу 22» а инертный газ отводится по тру- 70 бопроводу 23, снабженному манометром 24 и газовыми часами 25. 4 В ячейке 13 происходит энергичное образование гидрата двуокиси углерода, шлам которого с концентрацией 10-20% гидрата периодически отводится в гидратонакопитель (шламонакопитель) 19, Таким образом, в камере происходит разделение газа на инерт"ные газы азот и аргон и углекислый газ в виде гидрата„ которые раздельно выводятся по трубопроводам 22 и 23. При разложении гидрата в камере образуется холод, используемый для охлаждения змеевиков 5 и 9, размещенных я камере 2i. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я І„ Способ получения инертных газов для борьбы с пожарами, преимущественно подземными, включающий сжигание топлива в струе атмосферного воздухац частичное охлаждение образовавшиеся продуктов сжигания, соУстройство работает следующим держащих кислород и окись углерода образом, 25 и последующее их разделениеs о т Сжатый воздух подают в камеру 3 л и ч а ю щ и й с я тем, что, с сгорания і в которой происходит свяцелью повышения качества инертных зывание большей части кислорода в газов,, после частичного охлаждения СС* и СО, Далее газ поступает в змепродуктов сжигания содержащиеся в евил 5„ где он частично охлаждается 30 них кислород и окись углерода в прии направляется в окислительную емсутствии катализаторов переводят в кость 7, заполненную катализатором диоксид углерода, а образовавшуюся (например, оксидом меди и нефтенатасмесь дополнительно охлаждают до ми свинца и марганца). При одновреначала гидратообразования диоксида менной подаче в емкость 7 газов сгоуглерода и насыщают водой, после 35 чего ее охлаждают до температуры обрания и углеводородов происходит окончательное связывание остатков разования гидрата диоксида углерода, 0^ и СО в С 0 2 , Затем газы поступают 2, Устройство для получения инертво второй змеевик 9f где происходит ных газов для борьбы с пожарами, их охлаждение примерно до 0°С (нача- 40 содержащее источник сжатого воздуха, ло гидратообразования С 0 2 при давлекамеру для сжигания топлива и охнии около 121b кПа). Отсюда газ наладитель, о т л и ч а ю щ е е с я правляют в сатуратор 11, где посредтем, что, с целью повышения качестством барботирования в воде 12 прова инертных газов, оно снабжено приисходи г его насыщение влагой, Далее АС соединенными последовательно к охлагаз поступает в гидратнуто ячейку 13, дителю окислительной емкостью с размещенную в термостате 15, поддер-' катализатором, дополнительным охлаживающем температуру примерно на ^дителем» сатуратором,, гидратной ячейкой^ уровне 278 К (-5°С). Теплообмен обес охватывающим ее термостатом и шласпечивается наличием оребрения 14, монакопителем. 5 1347940 6 Равновесные параметры гидрата диоксида углерода К Р, , кПа К 277, 7 2040 282, 3 3690 279, 1 2580 285, 3 4290 2 30,8 3220 Редактор М, Бандура • Составитель Б. Комиссаров Техред М.Ходанич Корректор И. Муска Заказ 5137/4 Тираж 429 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская н а б . , д . 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,