Способ получения молекулярного кислорода

 

Способ получения избыточного молекулярного кислорода относится к химической промышленности. Целью способа является повышение экономической эффективности технологического процесса получения кислорода высокого качества при отсутствии каких-либо промежуточных реагентов, связанных с его синтезом. Предварительно воду обрабатывают в генераторе кавитации при входных давления 7-10 атм и выходных 1-2 атм, затем ее распыляют в замкнутом объеме и отделяют атмосферный воздух с повышенным содержанием кислорода.

Изобретение относится к химической промышленности и, в частности, получения молекулярного кислорода в звукохимических (в режиме ультразвуковой кавитации) реакциях. Широко известны способы выделения молекулярного кислорода из атмосферного воздуха, при разложении кислородосодержащих соединений, например, приведенные в (1).

Известен способ получения молекулярного синглетного кислорода, включающий воздействие инфракрасного излучения на эндоперекись конденсированного ароматического соединения, нанесенную на носитель, причем в качестве эндоперекиси используют 9, 10 дифеоилантрацен, а носитель диатолентовый сорбент /2/ Недостатком этого способа является присутствие реагентов, что требует больших затрат на очистку продукта, а также высоких требований по обеспечению толщин пленок (10^-3; 10^-7 м). Кроме того, процесс ведется в вакууме, что, как известно, весьма сложно в условиях промышленного производства кислорода (повышенная пожароопасность, взрывоопасность, токсичность и т.д.).

Известен также способ получения кислорода из воды (патент США N 4053576, кл. С 01 B 13/00, 77 г/3/. Данный способ принят за прототип и включает диссоциацию воды с использованием солнечной энергии при отсутствии каких-либо других источников молекулярного кислорода кроме воды.

Техническим результатом при реализации предлагаемого нами способа является повышение экономической эффективности технологического процесса получения кислорода высокого качества при отсутствии каких-либо промежуточных реагентов, связанных с его синтезом, непосредственным отделением от водорода молекулы воды.

Поставленная задача достигается тем, что предварительно вода обрабатывается в генераторах кавитации при входном давлении 7-10 атм и выходном 1-2 атм. Далее воду распыляют в замкнутом объеме и отделяют атмосферный воздух с повышенным содержанием кислорода. Кавитация используется как средство разрыва связи Н О Н.

Рассмотрим термодинамические характеристики процессов разложения с выделением молекулярного кислорода. Известно, что приведенные ниже реакции в табл. 1 (см. приложение 1), выгодны уже при обычных температурах и сопровождаются значительным увеличением энтропии (для первых трех реакций, приведенных в таблице, TS0 поэтому при повышенных температурах эти реакции характеризуются большими отрицательными значениями G Такое повышение температуры наблюдается при ультразвуковой кавитационной обработке водных растворов этих соединений по схемам, что может быть использовано для получения молекулярного кислорода, для окисления соединений, находящихся непосредственно в виде, например, органических соединений при их очистке или его отделения от азота с избытком за счет сбора с поверхностей воды по схеме 1 (фиг.1) по известным технологиям.

Рассмотрим предложенный способ получения кислорода по технологической схеме, представленной на фиг. 1, по которой высоконапорным насосом 1 вода прокачивается через генератор кавитации 2, в котором в результате рекомбинаций, повышается содержание в воде после ее обработки, молекулярного кислорода в 5-6 раз. Затем вода поступает в разделительную колонну 3, где газы N₂, H₂, O₂, CO₂ и инертные газы собираются с поверхности воды и через патрубок 4 отводятся для дальнейшего разделения традиционными способами. Для обеспечения постоянного кавитационного процесса в генераторе кавитации 2 осуществляется постоянный подвод воздуха эжектором 5. В связи с разложением молекул H₂O на H₂ и O_O₂ и понижением уровня воды в осадительной камере периодически в систему осуществляется подпитка воды.

Проведенные исследования, показали, что при каждой циркуляции воды через гидродинамические генераторы кавитации обеспечивается 5-6 кратное увеличение молекулярного кислорода в воде. Если, например, в исходной воде кислорода 2% от объема воды, после кавитационной обработки в генераторе кавитации 10-12% при входных давлениях 7-10 атм. и выходных 1-2 атм. Высока экономическая эффективность способа: она в 18 раз выше традиционного способа получения кислорода на кислородных заводах.

На домостроительном комбинате N 3 (С.-Петербург) пущена ультразвуковая установка по окислению органических примесей избыточным кислородом, получаемым за счет кавитации. Получено снижение концентрации органических веществ в 1,8 раза.

Формула изобретения

Способ получения молекулярного кислорода, включающий обработку воды с ее диссоциацией, выделение продукта, отличающийся тем, что обработку воды осуществляют в генераторе кавитации при входных давлениях 7 10 атм и выходных 1 2 атм с последующим ее распылением в замкнутом объеме и отделением атмосферного воздуха с повышенным содержанием кислорода.