ЭЛЕКТРОЛИЗНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к конструкциям электролизных установок.
Известен проточный электролизер для получения раствора гипохлорита натрия из раствора хлорида натрия. Проточный электролизер состоит из емкости с расположенными на противоположных стенках входным и выходным патрубками. В емкости находятся группы монополярных и биполярных вертикальных пластинчатых электродов. В зависимости от концентрации раствора хлорида натрия, для обеспечения наиболее эффективной работы электролизера величина межэлектродных зазоров между пластинчатыми электродами выбирается из интервала от 1 мм до 3 мм.
При установке пластинчатых электродов на малом расстоянии друг от друга возникает проблема чистки электродов от отложений солей жесткости, накапливаемых в процессе электролиза на поверхностях пластинчатых электродов.
Использование механических приспособлений, типа скребков, сложно и неэффективно и требует извлечение кассет из емкости электролизера и наличие специального инструмента для очистки.
Использование средств подачи сжатого газа в межэлектродное пространство согласно патенту RU 16504 U1 не решает полностью задачу исключения образования отложений солей жесткости т.к. все равно приходится периодически промывать электролизер раствором соляной кислоты.
В основу настоящей полезной модели поставлена задача создать конструкцию электролизной установки, предотвращающую образование отложений солей жесткости в электролизере и в системе водоснабжения электролизной установки, а также повышающую безопасность эксплуатации принудительным удалением водорода в атмосферу.
Поставленная задача решается тем, что электролизная установка снабжена средством умягчения воды, поступающей на вход установки. В предлагаемой полезной модели используется умягчитель воды с загрузкой из специальной катионообменной смолы.
При избыточном содержании солей жесткости в исходной воде (соли кальция и магния) свыше 4,5 мг-экв/л происходит интенсивное накопление известковых отложений в электролизере и в системе водоснабжения электролизной установки. Это приводит к перерасходу электроэнергии, частым промывкам электролизера раствором соляной кислоты и более быстрому выходу из строя электролизной установки. Известковые отложения также служат благоприятной средой для размножения различных микробов.
Умягчитель воды на основе ионообменных технологий обеспечивает качественное удаление солей жесткости из воды и предотвращает образование отложений. Используемая в умягчителе ионообменная смола также поглощает другие растворимые примеси, в первую очередь соединения железа, марганца и других металлов. Умягчение проводится до остаточной жесткости 1,0-1,5 мг-экв/л, что соответствует российским и зарубежным нормативам по эксплуатации бытовой и промышленной техники.
Технологические схемы электролизных установок, работающих на растворах поваренной соли, могут быть как проточные, так и с системой периодического действия. Основное отличие параметров проточных электролизеров от параметров электролизеров периодического действия заключается в том, что в первом случае процесс электролиза можно полагать стационарным, не зависящим от времени. При этом, если расход рассола и токовая нагрузка на электролизер остаются постоянными, то сохраняется неизменной и концентрация раствора гипохлорита натрия, отводимого из электролизера.
В электролизных установках периодического действия концентрация гипохлорита натрия зависит от времени, прошедшего с начала электролиза. В этом случае обслуживающий персонал должен значительно больше затрачивать времени на организацию процесса в связи с тем, что он вынужден несколько раз в сутки заполнять электролизер раствором и сливать из них гипохлорит натрия.
Как правило, исходный раствор должен содержать не менее 30 г/л хлорида натрия, а для увеличения выхода хлора применяют каскадное включение электролизеров.
Известна электролизная установка "Sea clor" фирмы "De Nora" для получения гипохлорита натрия из поваренной соли. В баке для растворения соли готовят концентрированный рассол, который затем разбавляется до заданной концентрации в промежуточном баке. Раствор насосом-дозатором через сетчатый фильтр подается в электролизер или последовательно в ряд электролизеров. Полученный в результате электролиза гипохлорит натрия собирается в баке-хранилище. Электролизные газы удаляются после каждого электролизера в газоотделитель, а затем в атмосферу. Гипохлорит натрия в обрабатываемую воду подается насосом-дозатором. Электропитание электролизеров осуществляется от выпрямительного агрегата. Установка снабжена элементами автоматики, отключающими выпрямительный агрегат при нарушении технологического режима работы установки. Периодически, по мере зарастания электродов отложениями солей жесткости, электролизер промывается с помощью замкнутого кислотного контура. (Г.Л.Медриш и др. "Обеззараживание природных и сточных вод с использованием электролиза", "Стройиздат", М. 1982 с.31) Содержание активного хлора в готовом продукте 5-6 г/л. Более высокие концентрации хлора (до 8 г/л) могут быть достигнуты частичной рециркуляцией раствора, что увеличивает расход электроэнергии.
Для повышения выхода жидкофазного целевого раствора, получаемого электролизом исходного солевого раствора, после первой стадии электролиза исходного сильноконцентрированного раствора соли, включают последующий электролиз полученного на предыдущей стадии раствора при разбавлении его водой (патент РФ 2125120). Реализация этого способа приведена в патенте РФ 2134733.
Известна электролизная установка OSEC фирмы "WALLACE&TIERNAN". Защищена патентом Великобритании 2068016А с приоритетом от 1 июля 1980 г. (по дате поступления конвенционной заявки в патентное ведомство Англии), но само изобретение создано в США, защищено патентом США №4248690 с приоритетом 28 июля 1980 г., опубликовано 03 февраля 1981 г. Электролизная установка включает четыре последовательносоединенных электролизера, состоящих из нескольких электродных ячеек.
Реализация предлагаемой полезной модели рассмотрена на примере технологической схемы электролизной установки на фиг.1. Вся вода, поступающая на электролизную установку проходит через ионообменный умягчитель 1, узел подачи воды на разбавление концентрированного рассола поваренной соли, находящегося в емкости 2, фильтр 3, насос-дозатор 4, управляемый вентиль 5, установленный на трубопроводе 6, обеспечивают заданный расход подаваемой воды, контролируемый расходомером 7. Электропитание электролизера осуществляется от выпрямителя 8. Выход электролизера соединен трубопроводом 9 с буферной емкостью 10 для хранения готового гипохлорита натрия. Буферная емкость снабжена патрубком 11 и воздуховодом 12, достигающим по длине нескольких десятков метров, для выброса газообразных продуктов электролиза (водорода) в атмосферу, патрубком 13 подачи напора воздуха от напорного вентилятора 14 для принудительного удаления водорода в атмосферу, т.к водород может накопиться в магистрали воздуховода и патрубком 15 для подачи гипохлорита натрия насосом-дозатором 16 к точкам ввода на обеззараживание воды.
Повышение безопасности эксплуатации электролизной установки достигается исключением накопления водорода в длинной магистрали воздуховода.
Из приведенного выше описания понятно, что предлагаемая полезная модель может быть реализована не только в соответствии с рассмотренным примером ее реализации, но и в других конкретных формах без отступления от ее существа, определенного прилагаемой формулой полезной модели.