Циркуляционная электродиализная установка

(19) 5 В 01061/ НИЯ К АВТОРСКО СВИДЕТЕЛЬСТВ ое объ емов, ресур их агр лурги зводственн феры, водо ых энерго ллургическ рной метал динение спользоов и охгатов на "ЭнергоАЛИЗФ бес- оизепоО С УДАР СТ В Е ННЫ И КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗО(71) Научно-проипо защите атмосванию вторичнлаждению метапредприятиях честаль"(54) ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОДИНАЯ УСТАНОВКА(57) Изобретение относится к областисоливания и позволяет увеличить Изобретение относится к области обессоливания воды электродиализом и может быть использовано в металлургии, энергетике и других отраслях,Цель изобретения - увеличение производительности за счет предотвращения смешения рассола и дилюата при пер люсовках электродиализатора,На фиг,1 - приведена схема установки; на фиг.2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг.3 - циклограмма работы установки в режиме обессоливания воды,Установка содержит электродиализатор 1, насос 2 подачи рассола, бак 3 рассола,водительность за счет предотвращения смешения рассола и дилюата. Изобретение касается циркуляционной электродиализной установки, включающей электродиализато 11, баки рассола и дилюата, устройство управления потоками, содержащее четырехходовой кран с пробкой, выполненный в виде цилиндрического тела, соединенные друг с другом посредством трубопроводов, причем в пробке выполнены кольцевые проточки, образующие.в кране четыре герметичные камеры, две из которых соединены с баком дилюата, а две другие с баком рассола, в теле пробки выполнены сообщающиеся между собой продольный канал и радиальное отверстие, и трубопроводы, соединяющие четырехходовой кран и электродиализатор, снабжены дополнительными трубопроводами, 3 ил 1 табл. насос 4 подачи дилюата, бак 5 дилюата и устройство управления потоками, выполненное в виде четырехходового крана, содержащего обойму 6 с отверстиями 7, к которым подведены подающие трубопроводы 8 и 9 от насосов 2 и 4 и отводящие трубопроводы 10 и 11. Внутри обоймы б помещена пробка 12, выполненная в виде цилиндрического тела, содержащего прорези 13, кольцевые проточки 14, образующие в кране четыре герметичные камеры 15. К отверстиям 7 обоймы 6 также подключены иатрубки 16 и 17 электродиализного 1 аппарата, образующие нижний циркуляционныйконтур (назван условно) и патрубки 18 и 19, образующие верхний циркуляционный контур. Патрубки 16 - 19 у обоймы 6 выполнены сдвоенными. В пробке 12 вдоль оси выполнен продольный канал 20 (фиг,2), сообщающийся с радиальным отверстием 21, выполненным в одном из выступов пробки 12 соосно с одним из отверстий 7 обоймы 6, Система трубопроводов 22 образует промывочный контур приэлектродных камер электродиализного аппарата 1,К подающим трубопроводам 8 и 9 подсоединены трубопроводы 23 и 24 с задвижками, через которые производится удаление иэустановкидилюата и рассола. К бакудилюата 5 подведен патрубок 25 подачи исходной воды, Пробка 12 кинематически связана с приводом 26 вращения и механизмом 27 обеспечения фиксации положения пробки 12.В зависимости от назначения установка может работать в двух режимах: получение обессоленной воды - дилюата: получение концентрированного рассола.В режиме получения дилюата рассол является побочным продуктом(положение пробки 12 относительно обоймы 6 показано на фиг,1 и на циклограмме фиг,З),Установка работает следующим обра/зом.Исходная вода через патрубок 25 поступает в бак 5 (этой же водой при пуске в эксплуатацию может заполняться бак 3), откуда насосом 4 по трубопроводу 8 через отверстие 7 поступает в камеру 15, расположенную над пробкой 12. Через прорезь 13 в верхней части пробки 12 и расположенное на уровне этой прорези отверстие 7 обоймы 6 исходная вода через трубопровод 17 поступает в дилюатные камеры злектродиализного аппарата 1. Здесь она обессоливается и поступает в другую герметичную камеру 15, соединенную с электродиалиэным аппаратом 1 посредством трубопровода 16, и из нее по трубопроводу 10 возвращается в бак 5 дилюата, Одновременно рассол из бака 3 насосом 12 по трубопроводу 9 поступает в камеру 15, образованную кольцевой проточкой 15. Далее через прорезь 13, отверстие 7 в обойме 6 и трубопровод 18 поступает в рассольные камеры электродиалиэного аппарата 1, Затем рассол по трубопроводу 19 через соответствующее отверстие 7 в обойме 6 и прорезь 13 в пробке 12 поступает в герметичную камеру 15, расположенную под пробкой 12, и из нее по трубопроводу 11 в бак 3.Промывка приэлектродных камер электродиализного аппарата 1 производитсяПо окончании промывки камер электродиализного аппарата 1 пробка 12 провораочивается в том же направлении на 90, и ее 40 прорези 13 совмещаются с противоположнолежащими отверстиями 7 в обойме 6 (рабочий цикл 2, фиг,З). После включения в работу насоса 2 начинается второй цикл работы электродиализного аппарата 1. В этом слу чае дилюат из камеры 15, расположеннойнад пробкой 12, по трубопроводу 18 поступает в электродиалиэный аппарат 1, где происходит его дальнейшее обессоливание.Затем дилюат по трубопроводу 19 поступа ет в камеру 15, образованную в обойме 6.верхней кольцевой проточкой 14, а из нее по трубопроводу 10 сливается в бак 5,В то же время рассол через трубопровод9, отверстие в обойме 7 и камеру 15, обра зованную нижней кольцевой проточкой 14,прорезь 13 в пробке 12, по трубопроводу 17 поступает в электродиализный аппарат 1, а через трубопровод 16, отверстие 7 в обойме 6, камеру 15, расположенную под пробкой 12, и трубопровод 11 поступает в бак 3,5 10 152025 3035 рассолом, циркулирующим по системе трубоп роводов 22. Этот и роцесс продолжается до получения кондиционного диалюата, частькоторого затем по трубопроводу 24 отводится потребителю. Аналогичным образом через трубопровод 23 сбрасывается часть рассола.Для предотвращения зарастания мембран электродиализного аппарата солями жесткости производится переполюсовка его электродов. При этом камеры, работающие ранее в режиме обессоливания, работают в режиме концентрирования рассола и наоборот. Для удаления остатков рассола из камер и трубопроводов перед включением электродиалиэного аппарата 1 в новый цикл работы производится их промывка дилюатом следующим образом (промывка камер,работающих ранее в режиме обессоливания, не производится, так как качество рассола нелимитируется). Приводом 26 пробка устанавливается в промежуточное положение(поворот на 90) и радиальное отверстие 21 и расположенная над ним вторая прорезь 13 верхней части пробки 12 совмещаются с соответствующими отверстиями 7 в обойме 6 (положение пробки 12 соответствует промывке 1, фиг.З). В этом случае дилюат из камеры 15, расположенной над пробкой 12, по трубопроводу 18 поступает в электродиализный аппарат 1, и, выходя из него по трубопроводу 19, через отверстие 7 в обойме 6, радиальное отверстие 21 и продольный канал 20 поступает в камеру 15,расположенную ниже пробки 12, и затем по трубопроводу 11 сливается в бак 3 рассола.1667889 02/01 Концентрация йаС в рассоле, г/л Установка с известным четыеххо овым к аномУстановка с предлагаемым четы еххо овым краномПроизводительность 02,л/мин 1,6 1,8 2,0 3,0 7 12 17 23 214 270 348 638 14,0 11,1 8.6 4,7 136 150 170 209 22,0 20,0 17,6 14,3 П р и м е ч а н и е:Переполюсовку производят после каждого цикла обессоливания 300 л,После обессоливания дилюата до необходимой степени производится подача части его потребителю аналогично описанному, Затем последующим поворотом пробки 12 в том же направлении на 90 производится промывка дилюатом рассольного контура электродиалиэного аппарата 1 и в дальнейшем циклы повторяются.При работе установки в режиме получения рассола заданного качества операции осуществляются аналогичным образом, только промывка дилюатных камер производится рассолом. В этом случае бак 5 в исходном состоянии должен заполняться рассолом, а бак 3 дилюатом.Наиболее близким устройством в конструктивном отношении и по технической сущности к предлагаемому является электродиалиэная установка циркуляционного типа, состоящая из электродиализатора, циркуляционных емкостей, в виде бака рассола и дилюата, насосов, датчиков уровня и устройства управления потоками в виде четырехходового крана.Недостатком этой установки является загрязнение основного продукта побочным при переполюсовках электродов электродиализного аппарата, так как дилюатный контур становится рассольным, и наоборот, предварительно не промываясь.Результаты испытаний установки при расходных характеристиках дилюатного и рассольного контуров 5 м /ч и работе в режиме получения дилюата с содержанием 0,3 г/л из растворов поваренной соли концентрацией 1,5 г/л для различной степени концентрирования приведены в таблице (количество обессоленной воды для всех режимов 3000 л).5 По г 1 риведеннымданным производительность установки с предлагаемой конструкцией четырехходоваго крана всегда выше, чем с известной конструкцией крана,Степень повышения производительно сти установки 02 И 1 увеличивается с повышением концентрации получаемого рассола, В исследуемом диапазоне концентраций она составляет 1,6-3,0. 15 Формула изобретенияЦиркуляционная электродиализная установка, включающая электродиализатор, баки рассола и дилюата, устройство управленияпотоками, содержащее четырехходовый кран20 с пробкой, выполненной в виде цилиндрического тела, соединенные друг с другом посредством трубопроводов, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью увеличения производительности за счет предотвращения смеше 25 ния рассола и дилюата при переполюсовкахэлектродиалиэатора, на поверхности пробки выполнены кольцевые проточки, образующие в кране четыре герметичные камеры,две из которых соединены с баком дилюата,30 а две другие - с баком рассола, в теле пробки выполнены сообщающиеся между собойпродольный канал и радиальное отверстие,и каждый трубопровод, соединяющий четырехходовой кран и электродиализатор, вы 35 полнен сдвоенным, 1 бб 7889667889 ЦОкл 02 РОммО 3060/т)БIусгпонодко гбю одессолибония Агам Составитель О.ЗобнинТехред М,Моргентал КоРРектоР Т,Колб Редактор О,Головач Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 2601 Тираж 127 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5