專利名稱：連續(xù)制取co的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制取CO2的裝置，屬于滅火設(shè)備，尤其是一種通過化學(xué)方法連續(xù)制取CO2氣的滅火裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中大量使用二氧化碳滅火的應(yīng)用中往往使用CO2高壓儲(chǔ)氣瓶，其缺點(diǎn)是儲(chǔ)氣量有限，高壓危險(xiǎn)，使用不方便，尤其是針對(duì)煤礦井下煤炭自燃火災(zāi)滅火以及其它需要大量CO2滅火劑場(chǎng)合的撲滅不適合。
現(xiàn)有技術(shù)中也有使用以化學(xué)方法連續(xù)制取CO2裝置進(jìn)行滅火的，例如公開號(hào)為CN1107642C的發(fā)明專利公開了一種連續(xù)制取二氧化碳的設(shè)備。其特征是1)設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立的容器，一個(gè)硫酸容器，一個(gè)二氧化碳發(fā)生罐。2)通過壓力平衡管聯(lián)接兩個(gè)容器，在使用中于二氧化碳發(fā)生罐中盛放碳酸氫銨。3)通過閥門、管路連接兩個(gè)容器。4)硫酸裝料口設(shè)置在硫酸容器上。4)碳酸氫銨裝料口設(shè)置在二氧化碳發(fā)生罐上。5)壓力表、安全閥設(shè)置在二氧化碳發(fā)生罐的罐體上的中端。6)氣體輸出閥設(shè)置在二氧化碳發(fā)生罐罐體的上端，殘留物排料口設(shè)置在二氧化碳發(fā)生罐的罐體下端。
其存在的缺點(diǎn)是1)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管路、閥門過多。2)設(shè)備高度過高、體積過大、重量過重，不利于運(yùn)輸使用。3)由于采用的化學(xué)反應(yīng)比較劇烈，沒有控制裝置，操作的安全性、穩(wěn)定性不易掌握，產(chǎn)氣的連續(xù)性不能保證。4)產(chǎn)氣過程會(huì)產(chǎn)生壓力并使用濃硫酸，而設(shè)備承壓措施、防腐措施遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，一旦發(fā)生爆炸或者硫酸泄露會(huì)對(duì)操作人員造成嚴(yán)重傷害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，針對(duì)上述的問題，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，操作簡單、安全的通過化學(xué)方法連續(xù)制取CO2氣的滅火裝置，其尤其適用于工礦企業(yè)滅火及公安消防，可以根據(jù)不同地點(diǎn)、不同條件下的二氧化碳量的需求，例如火災(zāi)情況及滅火要求，快速、穩(wěn)定、安全、靈活、方便地連續(xù)制取CO2，機(jī)動(dòng)性能好、安全性高、可操作性強(qiáng)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的連續(xù)制取CO2氣的裝置包括一個(gè)二氧化碳發(fā)生罐，在該罐的罐體的上頂部罐壁上設(shè)有一碳酸氫銨進(jìn)料口，在該進(jìn)料口上設(shè)有一漏斗裝置，其是在所述進(jìn)料口的周圍設(shè)有一高于罐壁外表面的側(cè)壁形成漏斗，在該罐的下底部罐體壁上開設(shè)進(jìn)料孔和排污孔，在所述進(jìn)料孔中密封地插入硫酸進(jìn)料管的一段，在該進(jìn)料管伸進(jìn)罐內(nèi)的端部密封地連接一布料管，在該布料管的管壁上設(shè)有若干布料孔，在所述排污孔上連接的排污管上設(shè)置閥門；一個(gè)夾套，其密封地固設(shè)在所述二氧化碳發(fā)生罐的罐體上，該夾套從二氧化碳發(fā)生罐的頂部向下覆蓋在其外面，該夾套的最下端與二氧化碳發(fā)生罐的下底部之間具有一個(gè)高度差，在相對(duì)于二氧化碳發(fā)生罐的上頂部的所述夾套上開設(shè)有碳酸氫銨加料口、硫酸加料口和CO2排出口，各開口上設(shè)有接管或啟閉密封蓋；所述碳酸氫銨加料口與所述二氧化碳發(fā)生罐上的所述漏斗裝置的孔上下正對(duì)開設(shè)，該加料口的孔徑小于所述漏斗裝置的孔徑；在所述夾套的最下端開設(shè)硫酸排出口，其上密封地設(shè)置硫酸輸送管與所述二氧化碳發(fā)生罐上的硫酸進(jìn)料管相連接。
在所述硫酸輸送管或硫酸進(jìn)料管上設(shè)有閥門。
在本發(fā)明提供的連續(xù)制取CO2氣的裝置中制取二氧化碳的方法是通過夾套上設(shè)置的硫酸加料口將濃硫酸加入夾套中，通過夾套上的碳酸氫銨加料口和與之正對(duì)的二氧化碳發(fā)生罐上的漏斗裝置在罐內(nèi)加入糊狀的碳酸氫銨；開啟硫酸進(jìn)料管上的閥門，夾套中的濃硫酸進(jìn)入二氧化碳發(fā)生罐中，進(jìn)行如下反應(yīng)H2SO4+2NaHCO3→Na2SO4+2CO2↑+2H2O產(chǎn)生的CO2從漏斗裝置進(jìn)入夾套中，這時(shí)，開啟夾套上的CO2排出口上接管的閥門，即可源源不斷地輸出二氧化碳。
在相對(duì)于二氧化碳發(fā)生罐的上頂部的所述夾套上還開設(shè)連接壓力表和安全閥的接管口。
所述二氧化碳發(fā)生罐最好為臥式罐。這樣，可以降低設(shè)備高度，在設(shè)備需要移動(dòng)時(shí)，比立式容器更平穩(wěn)。
所述夾套上的所述硫酸排出口最好設(shè)置兩個(gè)，其上的硫酸輸送管都連接到二氧化碳發(fā)生罐上的硫酸進(jìn)料管上。在兩個(gè)所述硫酸輸送管上分別設(shè)有閥門。
所述夾套的最下端最好設(shè)于臥式二氧化碳發(fā)生罐的水平中心線附近，即夾套覆蓋罐體的上部一半。
如果選擇夾套覆蓋罐體上半部分的一小部分，則夾套容積不夠，不利于承擔(dān)儲(chǔ)料、排氣的任務(wù)?？紤]到設(shè)備可能要傾斜放置，為避免硫酸通過漏斗直接進(jìn)入到容器中，所以要保證夾套足夠的容積。
如果選擇夾套覆蓋到罐體的下半部分，當(dāng)然可以增加夾套容積，增加本裝置的硫酸儲(chǔ)料容量，但是，由于夾套上的硫酸排出口和與之相連的布料管之間的高度差會(huì)過低，無法使夾套中的硫酸全部順暢的輸入罐中。這是因?yàn)樗龈叨炔钍橇蛩徇M(jìn)入容器的動(dòng)力，要使硫酸從夾套到布料管流入罐內(nèi)，布料管的位置要低于夾套的最低點(diǎn)。另外，為了防止罐中的反應(yīng)生成物將布料管的布料孔堵塞，應(yīng)使得布料管至于罐內(nèi)碳酸氫銨物料的料面上面，即布料管距容器底部內(nèi)壁的高度必須高于容器內(nèi)物料的高度，這樣，如果夾套的最下端過于靠下，硫酸排出口和布料管之間的高度差將更小，以至于布料管無法布置，同時(shí)選擇夾套覆蓋到罐體的下半部分會(huì)增加設(shè)備重量。比較好的是夾套上硫酸排出口與罐體內(nèi)布料管之間的高度差應(yīng)控制在所述硫酸排出口相對(duì)于罐體的底部的高度為H，布料管相對(duì)于罐體的底部的高度為h，則h＝(0.4-0.6)H。如果該高度差太大，會(huì)在管路中殘存太多硫酸，如果高度太小，則不能滿足布料管位置的要求。
為了保證夾套與二氧化碳發(fā)生罐的容積匹配，夾套容積和容器容積比的一個(gè)優(yōu)選方案是，夾套容積和容器容積的比例為1/7.5～1/5。
所述二氧化碳發(fā)生罐的罐體上的加料口內(nèi)徑與所述夾套上的碳酸氫銨加料口內(nèi)徑的比例為(1.3～1.5)∶1。
二氧化碳發(fā)生罐上的漏斗可以設(shè)計(jì)成錐形，即所述側(cè)壁為上端口徑大于下端口徑的錐形通道，該漏斗也可以是大口型，即側(cè)壁為形成的通道是階梯形的，上段為較大口徑的直筒狀通道，下段為較小口徑的直筒狀通道。所述側(cè)壁與夾套內(nèi)壁之間的間隙為5～10mm。
如果漏斗為錐形或大口型的，則所述二氧化碳發(fā)生罐的罐體上的加料口最大內(nèi)徑與所述夾套上的碳酸氫銨加料口內(nèi)徑的比例為(1.3～1.5)∶1。
在一個(gè)優(yōu)選技術(shù)方案中，可以使得所述夾套上的碳酸氫銨加料口與罐體上的漏斗都做成圓形截面的通道，且圓心重合。
為了防止罐內(nèi)布料管上的布料孔被物料，尤其是生成物堵塞，所述布料管上的布料孔設(shè)置在布料管朝上最多半個(gè)圓周上。制取二氧化碳?xì)鈺r(shí)，濃硫酸從布料管的向上的布料孔中冒出，然后向下滴落在布料管下面的碳酸氫銨上，反應(yīng)制氣。
本發(fā)明提供的連續(xù)制取CO2氣的裝置和現(xiàn)有同類設(shè)備相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、實(shí)現(xiàn)了設(shè)備一體化，將現(xiàn)有技術(shù)中的硫酸儲(chǔ)罐和碳酸氫銨罐變成一個(gè)二氧化碳發(fā)生罐和覆蓋上罐體上的夾套，尤其是漏斗結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使布局結(jié)構(gòu)更加緊湊，從而使設(shè)備的總體尺寸縮小，因此，設(shè)備重量大大降低，更便于靈活操作。其可以根據(jù)不同地點(diǎn)、不同條件下的二氧化碳量的需求，例如火災(zāi)情況及滅火要求，快速、穩(wěn)定、安全、靈活、方便地連續(xù)制取CO2，機(jī)動(dòng)性能好、安全性高、可操作性強(qiáng)。當(dāng)煤礦井下發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可以方便地將本裝置推下井，接近火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，而其中的夾套結(jié)構(gòu)又可以保證足夠的硫酸攜帶量，滿足滅火的需求。
2、罐體中的滴加式布料裝置，使在碳酸氫銨上滴加的硫酸分布更均勻，反應(yīng)更平穩(wěn)，也利于設(shè)備防腐。
3、布料裝置上增加防止硫酸進(jìn)入過快的緩沖裝置，使產(chǎn)氣更加平穩(wěn)、連續(xù)、安全。
4、采用硫酸的雙進(jìn)料管，更利于控制反應(yīng)速度。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1為本發(fā)明提供的連續(xù)制取CO2氣的滅火裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體特征及技術(shù)手段，本發(fā)明提供的連續(xù)制取CO2氣的裝置包括一個(gè)二氧化碳發(fā)生罐10，在該罐的罐體的上頂部罐壁上設(shè)有一碳酸氫銨進(jìn)料口，在該進(jìn)料口上設(shè)有一漏斗裝置5，其是在進(jìn)料口的周圍設(shè)有一高于罐壁外表面的側(cè)壁形成漏斗，在該罐的下底部罐體壁上開設(shè)進(jìn)料孔和排污孔，在所述進(jìn)料孔中密封地插入硫酸進(jìn)料管1a，在該進(jìn)料管上設(shè)有閥門1，在該進(jìn)料管伸進(jìn)罐內(nèi)的端部密封地連接一布料管9，在該布料管9的管壁上設(shè)有若干布料孔9a，在所述排污孔上連接的排污管6，在其上設(shè)置閥門；一個(gè)夾套11，其密封地固設(shè)在二氧化碳發(fā)生罐10的罐體上，該夾套11從二氧化碳發(fā)生罐10的頂部向下覆蓋在其外面，該夾套的最下端與二氧化碳發(fā)生罐10的下底部之間具有一個(gè)高度差，在相對(duì)于二氧化碳發(fā)生罐10的上頂部的夾套11上開設(shè)有碳酸氫銨加料口4、硫酸加料口3和CO2排出口2，各開口上設(shè)有接管或啟閉密封蓋或閥門；碳酸氫銨加料口4與二氧化碳發(fā)生罐10上的漏斗裝置5的孔上下正對(duì)開設(shè)，該加料口4的孔徑小于漏斗裝置5的孔徑；在夾套11的最下端開設(shè)硫酸排出口12，其上密封地設(shè)置硫酸輸送管12a與二氧化碳發(fā)生罐10上的硫酸進(jìn)料管1a相連接。
具體的，如圖1所示，其中的夾套為半夾套11，完全包圍二氧化碳發(fā)生罐10的容器的上半個(gè)部分，夾套11中的硫酸通過設(shè)置在夾套11最下端的對(duì)稱分布在容器長度方向兩端的夾套上的兩根硫酸輸送管12a管路、二氧化碳?xì)獍l(fā)生罐10上的硫酸進(jìn)料管1a及閥門1進(jìn)入二氧化碳發(fā)生罐10的容器；其中在夾套11左端、中部、右端依次分別設(shè)置硫酸加料口3、碳酸氫鈉加料口4、壓力表7、安全閥8、CO2排出口2以及其上連接的排氣管路及閥門2a；其中漏斗裝置5處于碳酸氫銨進(jìn)料口4正下方，漏斗設(shè)計(jì)成錐形，即側(cè)壁為上端口徑大于下端口徑的錐形通道，漏斗至少其上部的內(nèi)徑要大于進(jìn)料口內(nèi)徑，至少其漏斗上部的內(nèi)徑與所述夾套上的碳酸氫銨加料口內(nèi)徑的比例為(1.3～1.5)∶1，例如為1.2∶1。夾套11上的碳酸氫銨加料口4與罐體上的漏斗5都做成圓形截面的通道，且圓心重合。漏斗側(cè)壁同夾套內(nèi)壁有5-10mm的間隙，例如為5mm間隙。其中設(shè)于罐內(nèi)的布料管9與硫酸進(jìn)料管1a及閥門1相聯(lián)，布料管上設(shè)置若干個(gè)小孔，所述布料管上的布料孔設(shè)置在布料管朝上最多半個(gè)圓周上。小孔的總面積小于布料管路的截面積，濃度為98％的濃硫酸通過布料管均勻的分布到二氧化碳發(fā)生罐10的容器中，參與反應(yīng)；排污閥門6設(shè)置在二氧化碳發(fā)生罐10的容器左下方。夾套11容積和二氧化碳發(fā)生罐10的容器容積的比例為1/7.5～1/5，例如為1/6。
如果設(shè)定夾套11上的最低點(diǎn)上硫酸排出口相對(duì)于罐體的底部的高度為H，罐體中的布料管9相對(duì)于罐體的底部的高度為h，硫酸排出口與布料管之間的高度差最好控制在h＝(0.4-0.6)H。例如，h＝0.5H。
也可以將二氧化碳發(fā)生罐10的底部硫酸進(jìn)料管1a上的閥門1取消，代之以設(shè)置在夾套11上設(shè)置的硫酸輸送管12a上，兩根硫酸輸送管12a上各設(shè)有一個(gè)閥門。這樣的結(jié)構(gòu)可以降低設(shè)備的高度，便于操作。另外，在兩根硫酸輸送管12a上設(shè)置閥門，在操作中，可以只開啟一個(gè)閥門，使硫酸從一側(cè)的硫酸輸送管輸入到罐體中，也可以同時(shí)開啟兩個(gè)閥門。以此可以對(duì)硫酸進(jìn)入罐體的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以控制反應(yīng)速度。
設(shè)備使用方法為1)先關(guān)閉排污管6上的閥門(圖中未示出)、CO2排出口2上的閥門2a，通過硫酸加料口3向夾套11中加入所需量的濃硫酸，然后密封硫酸加料口3。
2)將所需量的碳酸氫銨加一定比例的水配成的糊狀，從碳酸氫銨加料口4通過漏斗裝置5加入到二氧化碳發(fā)生罐10的容器中，封閉加料口4。為了防止設(shè)備腐蝕，碳酸氫氨的投加量要比實(shí)際需要量多出5％。
3)緩慢打開硫酸進(jìn)料管1a上的閥門1，夾套11內(nèi)的硫酸通過與硫酸進(jìn)料管上的閥門1連接的布料管9均勻的分布在容器里，物料開始反應(yīng)，并有氣體生成。由于漏斗5的存在，氣體從二氧化碳發(fā)生罐10內(nèi)進(jìn)入夾套11，隨著氣量增大容器內(nèi)壓力增大，夾套內(nèi)壓力也同時(shí)增大。觀察壓力表7，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)，打開CO2排出口2上連接的排氣管路及閥門2排氣。氣體源源不斷的從二氧化碳發(fā)生罐10的容器通過漏斗5進(jìn)入夾套11，最后通過夾套11上的CO2排出口2上連接的排氣管路及閥門2a排氣，氣體再通過輸氣管道源源不斷的輸送到需要?dú)怏w的地方。
4)通過排污管6上的閥門排污，重新加料，準(zhǔn)備再次使用。如不繼續(xù)使用則清洗設(shè)備。
設(shè)計(jì)每小時(shí)產(chǎn)氣1000m3的設(shè)備，每次硫酸需要加380Kg，NaHCO3需要加入670Kg。其中NaHCO3需要與一定比例的水混合，水與的NaHCO3質(zhì)量比為30％～40％。反應(yīng)十分鐘結(jié)束，并放出氣體。
如果在使用中使用兩臺(tái)或多臺(tái)本裝置并聯(lián)、重復(fù)加料，一小時(shí)生成1000m3CO2氣體。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)制取CO2氣的滅火裝置，其特征在于，包括一個(gè)二氧化碳發(fā)生罐，在該罐的罐體的上頂部罐壁上設(shè)有一碳酸氫銨進(jìn)料口，在該進(jìn)料口上設(shè)有一漏斗裝置，其是在所述進(jìn)料口的周圍設(shè)有一高于罐壁外表面的側(cè)壁形成漏斗，在該罐的下底部罐體壁上開設(shè)進(jìn)料孔和排污孔，在所述進(jìn)料孔中密封地插入硫酸進(jìn)料管，在該進(jìn)料管伸進(jìn)罐內(nèi)的端部密封地連接一布料管，在該布料管的管壁上設(shè)有若干布料孔，在所述排污孔上連接的排污管上設(shè)置閥門；一個(gè)夾套，其密封地固設(shè)在所述二氧化碳發(fā)生罐的罐體上，該夾套從二氧化碳發(fā)生罐的頂部向下覆蓋在其外面，該夾套的最下端與二氧化碳發(fā)生罐的下底部之間具有一個(gè)高度差，在相對(duì)于二氧化碳發(fā)生罐的上頂部的所述夾套上開設(shè)有碳酸氫銨加料口、硫酸加料口和CO2排出口，各開口上設(shè)有接管或啟閉密封蓋；所述碳酸氫銨加料口與所述二氧化碳發(fā)生罐上的所述漏斗裝置的孔上下正對(duì)開設(shè)，該加料口的孔徑小于所述漏斗裝置的孔徑；在所述夾套的最下端開設(shè)硫酸排出口，其上密封地設(shè)置硫酸輸送管與所述二氧化碳發(fā)生罐上的硫酸進(jìn)料管相連接；在相對(duì)于所述二氧化碳發(fā)生罐的上頂部的所述夾套上還開設(shè)連接壓力表和安全閥的接管口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制取CO2氣的滅火裝置，其特征在于，所述夾套的最下端設(shè)于臥式二氧化碳發(fā)生罐的水平中心線附近，即夾套覆蓋罐體的上部一半。和/或，所述夾套容積和所述二氧化碳發(fā)生罐的容器容積比是，夾套容積和容器容積的比例為1/7.5～1/5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制取CO2氣的滅火裝置，其特征在于，所述二氧化碳發(fā)生罐上的漏斗設(shè)計(jì)成錐形，即所述側(cè)壁為上端口徑大于下端口徑的錐形通道；或者，該漏斗是大口型，即側(cè)壁為形成的通道是階梯形的，上段為較大口徑的直筒狀通道，下段為較小口徑的直筒狀通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的連續(xù)制取CO2氣的滅火裝置，其特征在于，所述側(cè)壁與夾套內(nèi)壁之間的間隙為5～10mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的連續(xù)制取CO2氣的滅火裝置，其特征在于，所述夾套上的碳酸氫銨加料口與罐體上的漏斗都做成圓形截面的通道，且圓心重合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的連續(xù)制取CO2氣的滅火裝置，其特征在于，所述二氧化碳發(fā)生罐的罐體上的加料口或者至少其漏斗上部較大的內(nèi)徑與所述夾套上的碳酸氫銨加料口內(nèi)徑的比例為(1.3～1.5)∶1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制取CO2氣的滅火裝置，其特征在于，所述夾套上的所述硫酸排出口設(shè)置兩個(gè)，其上的硫酸輸送管都連接到二氧化碳發(fā)生罐上的硫酸進(jìn)料管上，在兩個(gè)所述硫酸輸送管上分別設(shè)有閥門。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的連續(xù)制取CO2氣的滅火裝置，其特征在于，所述布料管上的布料孔設(shè)置在布料管朝上最多半個(gè)圓周上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的連續(xù)制取CO2氣的滅火裝置，其特征在于，所述布料管上設(shè)置的若干個(gè)小孔的總面積小于布料管路的截面積。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)制取CO2氣的滅火裝置，其特征在于，所述夾套的最下端開設(shè)硫酸排出口，相對(duì)于罐體的底部的高度為H，所述罐體中的布料管相對(duì)于罐體的底部的高度為h，硫酸排出口與布料管之間的高度差在h＝(0.4-0.6)H。
全文摘要
本發(fā)明提供的連續(xù)制取CO
文檔編號(hào)A62C13/20GK101058012SQ200710062690
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月12日
發(fā)明者常建, 楊曉燕 申請(qǐng)人:常建