УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА ХЛОРА

Предлагаемая полезная модель относится к установкам для производства хлорсодержащих окислителей (хлор, гипохлорит, диоксид хлора), применяемых в качестве дезинфицирующих реагентов при обеззараживании и очистке питьевых, сточных, оборотных вод и других сред.
Известны установки для обеззараживания воды, использующие в качестве дезинфицирующего реагента жидкий или газообразный хлор [Москвин Г.Н. Эксплуатация железнодорожного водоснабжения. - М.; Изд-во «Транспорт», 1966. с.104-107].
Данные установки содержат водоструйный эжектор, с помощью которого происходит отсос газообразного хлора из отдельно расположенных баллонов, его растворение в проходящей через эжектор воде с образованием хлорного раствора. Полученный на такой установке хлорный раствор далее направляют в обрабатываемую воду для ее обеззараживания.
Недостатком таких установок является то, что они сами хлор не производят, а используют уже готовый, жидкий или газообразный хлор. Для обеспечения непрерывной работы установки необходимо иметь значительные запасы баллонов с хлором. Это создает повышенную опасность из-за необходимости эксплуатации, периодической замены, хранения, транспортирования баллонов с ядовитым веществом - хлором.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является хлордиоксидная установка Bello Zon  фирмы Prominent  (Германия), которая непосредственно производит водный раствор диоксида хлора для обеззараживания воды. Установка содержит блок управления, реактор для получения диоксида хлора, дозирующие насосы для подачи реагентов в реактор, вентили и клапаны для регулирования потоков реагентов и использует в качестве реагентов кислоту и раствор хлорсодержащей соли [Рекламный проспект -
выдержки приложены и открытое применение с 2002 г. в г. Нижний Тагил Свердловской области Верхне-Выйский гидроузел].
Реагенты непрерывно подаются в реактор с помощью дозирующих насосов и заполняют весь его объем. Образующийся в реакторе диоксид хлора полностью растворяется в смеси реагентов и в виде водного раствора удаляется из верхней части реактора в камеру предварительного смешения бай-пасной трубы, по которой протекает водопроводная вода. В камере предварительного смешения байпасной трубы выдавливаемый из реактора раствор диоксида хлора с остатками не прореагировавших реагентов растворяется в проходящей воде, образуя рабочий раствор диоксида хлора. Далее этот рабочий раствор используют для обеззараживания обрабатываемой воды. В состав установки Bello Zon  входят также вентили, клапаны и другие устройства для регулирования потоков реагентов. В качестве реагентов для данных установок применяют раствор соляной кислоты и раствор хлорита натрия.
Недостатки данной установки заключаются в следу щем. Установка Bello Zon  использует дорогой и дефицитный хлорит натрия, который в России не производится. В Европе его производство освоено только в трех странах: Испании, Италии и Франции. Установка Bello Zon  работает под давлением для того, чтобы весь, выделяющийся в реакторе, диоксид хлора оставался в рабочем растворе, не выделяясь в газовую фазу. Концентрация диоксида хлора в рабочем растворе, выходящем из установки, составляет 2% (около 20 г/л). При внезапном снижении давления растворенный диоксид хлора выделяется из раствора в виде газовых пузырьков и накапливается в узлах установки (реакторе, камере предварительного смешения, байпасной трубе) даже при прекращении подачи реагентов. Это может привести к взрыву, т.к.. газовая смесь, содержащая более 10% объемных диоксида хлора является взрывоопасной. Кроме того, наличие избыточного давления предъявляет повышенные требования к герметичности и надежности
всех узлов и мест сочленений трубопроводов установки. Применение летучей соляной кислоты также осложняет эксплуатацию установки и ухудшает условия работы обслуживающего персонала.
Технической задачей настоящего изобретения является переход на использование более дешевых, безопасных и выпускаемых в России реагентов, а также повышение безопасности эксплуатации установки.
Техническая задача решается применением в установке для производства диоксида хлора, содержащей блок управления, реактор для получения диоксида хлора, дозирующие насосы для подачи реагентов в реактор, вентили и клапаны для регулирования потоков реагентов и использующей в качестве реагентов кислоту и раствор хлорсодержащей соли, водоструйного эжектора с ротаметром и электроконтактным мановакуумметром для продувки реактора воздухом и удаления из реактора диоксида хлора и хлора и использованием в качестве реагентов серной кислоты и раствора хлората и хлорида натрия. Установка имеет емкость с водой, соединенную через клапан с реактором.
На фигуре представлено устройство установки.
Установка включает блок управления 1, электроконтактный мановакуумметр 2, электромагнитные клапаны 3, 4, 5, 6, дозирующий насос серной кислоты 7, реактор 8, мерные стаканы 9, 10, водоструйный эжектор 11, емкость для хранения серной кислоты 12, емкость для хранения раствора хлората и хлорида натрия 13, дозирующий насос раствора хлората и хлорида натрия 14, воздушный вентиль 15, емкость для хранения воды 16, ротаметр 17.
Установка работает следующим образом.
На водоструйный эжектор 11 подают водопроводную воду под давлением не менее 0,3 МПа (пути движения воды и реагентов показаны одинарной линией). При этом во всасывающем патрубке эжектора 11 создается разрежение, под действием которого атмосферный воздух (пути движения воздуха
показаны двойной линией) поступает в реактор 8, пройдя воздушный вентиль 15 и ротаметр 17. Вентилем 15 регулируют расход воздуха через реактор 8. По ротаметру 17 осуществляют визуальный контроль над расходом воздуха через реактор 8. К воздушной линии подключен также электроконтактный мановакуумметр 2, контролирующий разрежение в реакторе 8. Одновременно в емкость 16 через клапан 4 поступает вода и заполняет ее до заданного уровня, после чего включаются дозирующие насосы 7 и 14, и подают в реактор серную кислоту из емкости 12, а также раствор хлората и хлорида натрия из емкости 13. Оба реагента поступают в реактор 8 через клапаны 5 и 6, которые предназначены для переключения подачи реагентов с реактора 8 на мерные стаканы 9 и 10 при проведении проверки или калибровки дозирующих насосов 7 и 14. Поступающий в реактор 8 воздух перемешивает находящиеся там реагенты, охлаждает реакционный раствор, разбавляет выделяющуюся смесь диоксида хлора и хлора до взрывобезопасной концентрации (<10% объемных). Образующаяся в реакторе 8 газовоздушная смесь вместе с отработанным реакционным раствором (пути движения газожидкостных потоков показаны тройной линией) непрерывно отсасывается эжектором 11 из нижней части реактора 8, смешивается в эжекторе 11 с водопроводной водой, образуя на выходе эжектора 8 рабочий раствор диоксида хлора с концентрацией около 50 мг/л (около 0,005%).
Данный рабочий раствор диоксида хлора используют далее для обеззараживания обрабатываемой среды.
В состав установки входит также емкость 16. Она предназначена для хранения и подачи в реактор 8 воды с целью прекращения реакции выделения диоксида хлора и промывки реактора 8 при возникновении аварийных ситуаций (отключение электроэнергии, уменьшение давления водопроводной воды и т.д.). Подача воды из емкости 16 в реактор 8 производится через клапан 3. Блок управления 1 регулирует производительность установки по диоксиду хлора в зависимости от расхода обрабатываемой среды, выдает
информацию об основных параметрах режима работы установки (разрежение в реакторе 8, наличие реагентов в емкостях 12 и 13, уровень воды в емкости 16) и управляет работой узлов установки в целом.
В предлагаемой установке реакционный раствор в реакторе 8 не имеет контакта с водой. Благодаря этому стало возможным использовать для получения диоксида известную реакцию взаимодействия концентрированной серной кислоты с концентрированным раствором хлората и хлорида натрия, которые значительно дешевле хлорита натрия и соляной кислоты. Используемые в предлагаемой установке реагенты в промышленных масштабах производятся практически во всех странах, в том числе в России. Они не летучи, что улучшает условия труда обслуживающего персонала и облегчает эксплуатацию установки. Реактор предлагаемой установки работает под разрежением, поэтому исключается попадание диоксида хлора или реакционного раствора в окружающий воздух даже при нарушении герметичности каких-либо узлов. В предлагаемой установке нет каких-либо узлов или трубопроводов, в которых бы находились растворы с высокой (выше предела рас гворимости) концентрацией диоксида хлора, поэтому, при внезапном отключении электроэнергии или уменьшении давления воды, ни в одном узле установки не происходит выделения диоксида хлора из растворов и не образуются его взрывоопасные смеси. Данные отличия повышают надежность и безопасность установки по сравнению с прототипом.
Пример. Установка по производству диоксида хлора. В качестве реагентов использована серная кислота с концентрацией 94-96% и водный раствор хлората и хлорида натрия, содержащий 310-320 г/л хлората натрия и 180-190 г/л хлорида натрия. Скорость подачи серной кислоты в реактор 8-0,288 л/ч. Скорость подачи раствора хлората и хлорида натрия в реактор 8-0,504 л/ч. Реактор 8 представляет собой фторопластовый цилиндр объемом 1 л с крышкой. В крышке смонтированы: 4 входных штуцера для подачи в реактор 8 серной кислоты, раствора хлората и хлорида натрия, воздуха и воды из
емкости 16 и предохранительный клапан для сброса давления при аварийных ситуациях. В днище реактора 8 смонтированы: выходной штуцер для отвода газо-воздушной смеси и отработанного реакционного раствора из реактора 8 в эжектор 11 и сливной клапан, через который из реактора 8 отводится отработанный реакционный раствор в канализацию при аварийных ситуациях. Количество реакционного раствора в реакторе 8 от 190 до 210 мл. Разрежение в реакторе составляет от 90 до 200 мм. рт.ст.(от 0,01 до 0,03 МПа). Расход воздуха через реактор от 500 до 900 л/ч. Давление воды на входе в эжектор 11-0,3 МПа. Расход воды через эжектор 11 - не более 2000 л/ч.
При указанных выше режимах производительность установки по диоксиду хлора составляет 100 г/ч, а концентрация диоксида хлора в отходящем из эжектора 11 рабочем растворе составляет 45 мг/л.