УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ МНОГОСТАДИЙНОГО ЭЛЕКТРОЛИЗА СОЛЕВОГО РАСТВОРА

Предложенная полезная модель относится к устройствам для проведения многостадийного электролиза солевого раствора, а именно, к конструкции системы электролизеров, обеспечивающей многостадийный электролиз солевых растворов при их разбавлении, в частности, с целью получения гипохлоритов.
Из уровня техники известны различные конструкции аналогичных устройств.
Например, в патенте США №4248690 описано устройство для электролиза природных или синтетических солевых растворов с целью производства гипохлорита. Устройство может состоять из одного многоячеечного электролизера (фиг.6 в патенте US 4248690) или из набора электролизеров (фиг.5 в патенте US 4248690). Каждый электролизер содержит анод и катод, системы подвода раствора, воды и отвода продуктов реакции. Для повышения эффективности электролитической реакции предусмотрено разбавление исходного солевого раствора водой непосредственно в электролизере при проведении электролиза.
В патенте США 4488945 раскрыто устройство для электролиза солевого раствора при разбавлении его морской водой с целью получения гипохлорита. В конструкции устройства (фиг.1, 3 в патенте US 4488945) предусмотрено использование электролизера (В) и емкости (А) для разбавления исходного и прореагировавшего раствора водой.
Устройства для проведения электролиза солевого раствора также известны из патентов США №5429723, №5385711, №3954579, №4076603.
В качестве наиболее близкого аналога может быть выбрано устройство для проведения электролиза солевого раствора, раскрытое в патенте США №4242184. Устройство (фиг.1 в патенте US 4242184) содержит два последовательно соединенных электролизера (1) и (2), системы подвода солевого раствора и воды, системы отвода продуктов электрохимической реакции.
Основным недостатком известных устройств является их конструктивная сложность, недостаточная энергетическая эффективность, контроль и управляемость
электрохимической реакции, а также необходимость подведения воды для разбавления солевого раствора, усложняющей конструкцию и схему процесса.
Задачей предложенной полезной модели является исключение указанных недостатков, а также создание универсального устройства для проведения электролиза солевых растворов с использованием преимуществ известных решений.
Для решения поставленной задачи предложено устройство для многостадийного электролиза солевого раствора, содержащее, по меньшей мере, два последовательно соединенных электролизера. Как показывает практика, наличие минимум двух электролизеров обеспечивает необходимую эффективность, контроль и управление при проведении многостадийного электролиза. Предпочтительно, чтобы устройство содержало четыре электролизера. Меньшее количество электролизеров не обеспечивают эффективность многостадийного процесса, поскольку не позволяют варьировать контролируемыми параметрами в широких пределах. Каждый электролизер состоит, по меньшей мере, из двух последовательно соединенных ячеек заданного объема. Это дополнительно обеспечивает возможность автоматического контролирования и управления процессом. Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, один электролизер содержал четыре ячейки. Наиболее эффективный контроль и управление обеспечиваются, если, по меньшей мере, один электролизер содержит восемь ячеек.
Четное количество электролизеров и ячеек выбрано исходя из задачи автоматизации процесса, упрощения расчетов, универсализации устройства для обеспечения многостадийного электролиза любых солевых растворов.
Также устройство содержит средства, обеспечивающие проведение и контроль электрохимической реакции в электролизере, средства, обеспечивающие подачу солевого раствора в электролизер, средства, обеспечивающие разбавление прореагировавшего солевого раствора в электролизере не прореагировавшим солевым раствором концентрации 0,4-2% в соотношении 1:(0,2-1), а также средства, обеспечивающие возможность удаления, по меньшей мере, части продуктов электрохимической реакции, по меньшей мере, из одного электролизера.
При этом средства, обеспечивающие проведение и контроль электрохимической реакции в электролизере, предпочтительно содержат датчики и контроллеры, а также средства обработки и ввода данных, например, температурные датчики и контроллеры, датчики и контроллеры растворимости, солесодержания, объемные датчики и контроллеры, ЭВМ и др.
Средства, обеспечивающие подачу солевого раствора в электролизер, предпочтительно содержат насосы, трубопроводы, емкости для хранения и т.д.
Средства, обеспечивающие разбавление прореагировавшего солевого раствора в электролизере не прореагировавшим солевым раствором предпочтительно содержат насосы, трубопроводы, емкости для хранения и т.д.
Средства, обеспечивающие возможность удаления, по меньшей мере, части продуктов электрохимической реакции из электролизера, предпочтительно содержат насосы, трубопроводы, емкости для хранения и т.д.
Для повышения эффективности проведения электрохимической реакции солевой раствор, как правило, разбавляют до концентрации 2,5-3%, также предпочтительно использование многоячеечного электролизера и системы из ряда последовательно установленных электролизеров. Это известно из уровня техники, в частности, из цитируемых выше источников. При этом каждый раз после проведения электролиза прореагировавший раствор целесообразно разбавлять водой в соотношении 1:(0,05-10) в зависимости от требуемого солесодержания подвергаемого последующему электролизу раствора. Максимальная степень разбавления солевого раствора водой составляет, как правило, 1:10 и соответствует, как правило, солевому раствору с солесодержанием 25-30%, для того, чтобы получить солевой раствор концентрации 2,5-3%.
Предложенное решение избавляет от необходимости использования воды, поскольку разбавление прореагировавшего раствора перед последующим его электролизом осуществляют не прореагировавшим солевым раствором исходной концентрации 0,4-2%, предпочтительно 0,5-1%. Таким образом, для осуществления многостадийного процесса электролиза и повышения его эффективности, достаточно обеспечить устройство емкостью, в которой содержится 0,4-2%, предпочтительно, 0,5-1% солевой раствор, используемый как для проведения электрохимической реакции, так и для разбавления прореагировавшего раствора перед стадией последующего электролиза.
Указанные в формуле диапазоны являются оптимальными, выбраны исходя из практического опыта и на основании известных схем, существенны для обеспечения универсальности предложенного устройства, автоматизации процесса, эффективного контроля и управления электрохимической реакцией в каждом электролизере.
Разбавление не прореагировавшим раствором может осуществляться как из одного источника для всех электролизеров, так и из индивидуальных источников для каждого электролизера.
Использование в электролизере нескольких последовательно соединенных ячеек заданного объема обеспечивает возможность контроля протекания электрохимической реакции с необходимой степенью разбавления раствора между анодом и катодом электролизера.
Техническим результатом является обеспечение простоты и оптимальности конструкции для осуществления эффективного многостадийного электролиза солевого раствора при его разбавлении, а также универсальность в части возможности использования предложенной конструкции устройства для электролиза любых солевых растворов.
Перечисленные в формуле конструктивные элементы устройства по отдельности известны из уровня техники, в том числе из цитируемых источников, однако их совокупность и связи по предложенному решению, учитывая достигаемый при этом результат, не известны из одного источника, что свидетельствует о новизне предложенного устройства.