УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГИПОХЛОРИТА НАТРИЯ

Полезная модель относится к конструкциям электрохимических устройств, а именно, к установкам для получения гипохлорита натрия путем электролиза водного раствора хлорида натрия.
В настоящее время для получения гипохлорита натрия применяются электрохимические установки, включающие электролизеры (диафрагменные или бездиафрагменные), в которых осуществляется электролиз водного раствора хлорида натрия с получением водного раствора гипохлорита натрия. При этом в процессе электролиза происходит также образование побочного продукта реакции - водородсодержащего газа, основным компонентом которого является выделяющийся на катоде газообразный водород и который также содержит примеси кислорода и паров воды. Указанный водородсодержащий газ накапливается в верхней части электролизера.
В большинстве установок для получения гипохлорита натрия накапливающийся в электролизере водородсодержащий газ отводится из верхней части электролизера в атмосферу (см., например, SU 1758089 МПК C25B 9/00, 1992).
В качестве ближайшего аналога авторами выбрана установка, описанная в патенте на полезную модель №53673 МПК C25B 9/00, 2006. Установка для получения гипохлорита натрия путем электролиза водного раствора хлорида натрия, включающая электролизер, сборник раствора гипохлорита натрия, а также сборник отводимого из верхней части электролизера водородсодержащего газа. Установка содержит по меньшей мере два электролизера, каждый из электролизеров соединен со сборником водного раствора гипохлорита натрия, при этом установка содержит соединенную с верхней частью каждого из электролизеров общую магистраль для сбора водородсодержащего газа, связанную со сборником водородсодержащего газа. Общая магистраль для сбора водородсодержащего газа соединена со сборником водородсодержащего газа через сепаратор.
Установки для получения гипохлорита натрия используются в системах водоподготовки предприятий водоснабжения, очистных сооружениях промышленных предприятий, а также в лечебных учреждениях, санитарно-эпидемиологических службах, в детских учреждениях, бассейнах, организациях общественного питания и т.д. в качестве оборудования для получения дезинфицирующих средств. Сбор водорода в большинстве случаев не только нерентабелен, но и опасен, учитывая низкую квалификацию пользователей, так как при накоплении водорода возможно образование взрывоопасных концентраций гремучего газа при отказе системы вентиляции.
Задачей полезной модели является повышение безопасности эксплуатации установки для получения гипохлорита натрия.
Технический результат полезной модели заключается в упрощении конструкции установки для получения гипохлорита натрия и ее обслуживания.
Сущность полезной модели заключается в том, что установка для получения гипохлорита натрия путем электролиза водного раствора хлорида натрия, включающая емкость раствора хлорида натрия, электролизер, сборник раствора гипохлорита натрия, а также линию отвода из верхней части электролизера водородсодержащего газа, согласно полезной модели, линия отвода водородсодержащего газа соединена с патроном окисления водорода, а электролизер - с побудителем расхода воздуха, патрон окисления водорода содержит блочный катализатор сотовой структуры и электропитание побудителя расхода воздуха сблокировано с электропитанием электролизера.
Емкость хлорида натрия и электролизер соединены между собой циркуляционным насосом с запорными органами на его выходе.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Соединение линии отвода водородсодержащего газа с патроном окисления водорода, а электролизера - с побудителем расхода воздуха обеспечивает каталитическое окисление выделяющегося в процессе электролиза водорода, способного образовывать взрывоопасные смеси с кислородом воздуха, в результате чего в атмосферу сбрасываются безопасные пары воды..
Применение в патроне окисления водорода блочного катализатора сотовой структуры обеспечивает эффективное окисление водорода при минимальном сопротивлении и при минимальных габаритах патрона. Такой блочный катализатор обеспечивает надежное окисление водорода и обладает важным свойством работать даже при сильном увлажнении.
Блокировка электропитания побудителя расхода воздуха с электропитанием электролизера исключает работу электролизера без подачи в него воздуха, необходимого для каталитического окисления водорода. Это обеспечивает повышение безопасности эксплуатации электролизера..
Соединение емкости хлорида натрия и электролизера между собой циркуляционным насосом с запорными органами на его выходе обеспечивает удобство приготовления раствора хлорида натрия и его подачу в электролизер..
По имеющимся у заявителя сведениям, совокупность существенных признаков заявляемой полезной модели не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию "новизна".
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность полезной модели, может быть многократно использована в производстве различных модификаций установок для получения гипохлорита с получением технического результата, заключающегося упрощении конструкции и в повышении безопасности их применения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию "промышленная применимость".
Сущность заявляемой полезной модели поясняется примером конкретного выполнения, где на представленном чертеже показан общий вид установки для получения гипохлорита натрия путем электролиза водного раствора хлорида натрия.
Перечень позиций, указанных на чертежах:
1. линия исходной воды;
2. кран шаровой;
3. емкость раствора хлорида натрия;
4. клапан мембранный;
5. линия раствора поваренной соли;
6. насос циркуляционный;
7. линия раствора поваренной соли;
8. клапан мембранный;
9. клапан мембранный;
10. электролизер;
11. клапан мембранный;
12. линия гипохлорита натрия (ГПХН);
13. сборник раствора гипохлорита натрия;
14. линия гипохлорита натрия (ГПХН);
15. клапан мембранный;
16. насос-дозатор;
17. линия гипохлорита натрия (ГПХН) по назначению;
18. линия отвода водородсодержащего газа;
19. патрон окисления водорода;
20. побудитель расхода;
21. датчик-реле уровня;
22. датчик-реле уровня;
23. блок электродный.
На фигуре 1 представлена пневмо-гидравлическая схема заявляемой установки.
3
24. Установка для получения гипохлорита натрия содержит линию исходной воды 1, соединенную шаровым краном 2 с емкостью раствора хлорида натрия 3, соединенной клапаном мембранным 4 с линией раствора поваренной соли 5. На выходе линии 5 установлен насос циркуляционный 6, соединенный линией раствора поваренной соли 7 через клапан мембранный 8 с емкостью приготовления раствора 3 и клапаном мембранным 9 с электролизером 10. Электролизер 10 клапаном мембранным 11 в линии гипохлорита натрия (ГПХН) 12 соединен со сборником раствора гипохлорита натрия 13, выход которого линией гипохлорита натрия (ГПХН) 14 и клапаном мембранным 15 соединен с насосом-дозатором 16, на выходе из которого расположена линия гипохлорита натрия (ГПХН) по назначению 17. В верхней части емкости электролизной 10 расположена линия отвода водородсодержащего газа 18, выход которой соединен с атмосферой через патрон окисления водорода 19, в котором помещен блочный окислитель со следующими характеристиками: высота - 70 мм, диаметр - 35 мм, масса оксидного носителя - 4,7 г и масса активного компонента (Pd) - 0,022 г., разработанный в ГОУ ВПО Санкт-Петербургский государственный технологический институт (Технический университет). С линией отвода водородсодержащего газа 18 соединен также побудитель расхода 20 в виде компрессора мембранного фирмы ЭКВАТ, типа МВНК 0,3×1 производительностью 0,3 м/ч и мощностью двигателя 21 Вт. В емкости приготовления раствора 3 установлен датчик-реле уровня 21, а в емкости электролизной 10 установлены датчик-реле уровня 22 и блок электродный 24.
Установка работает следующим образом.
25. Для приготовления раствора хлорида натрия в емкость раствора хлорида натрия 3 загружается мерное количество хлорида натрия (определяется инструкцией по эксплуатации) и из линии исходной воды 1 через шаровой кран 2 подается вода, количество которой контролируется датчиком-реле уровня 21. Приготовление раствора хлорида натрия осуществляют циркуляцией раствора по замкнутому контуру включением насоса циркуляционного 6 по линиям раствора поваренной соли 5 и 7 при открытых клапанах мембранных 4 и 8 и закрытом клапане мембранном 9. Приготовленный раствор хлорида натрия насосом циркуляционным 6 при закрытом клапане мембранном 8 и открытом клапане мембранном 9 подается в электролизер 10 до заданного уровня, который контролируется датчиком-реле уровня 22 при закрытом клапане мембранном 11. После заполнения электролизера 10 насос циркуляционный 6 отключается и перекрывается мембранный клапан 9. На блок электродный 23 подается напряжение и осуществляется процесс электролиза раствора хлорида натрия. Образовавшийся в ходе электролиза раствор гипохлорита натрия отводится по линия гипохлорита натрия (ГПХН) 12 при открытом клапане мембранном 11 в сборник раствора гипохлорита натрия 13. Выделяющиеся в процессе электролиза газообразные продукты реакции, представляющие собой газообразный водород с небольшими примесями кислорода и паров воды, поступают в верхнюю часть электролизера 10 и через линию отвода водород со держащего газа 18 подается в патрон окисления водорода 19, в котором водород в присутствии кислорода воздуха, подаваемого побудителем расхода 20 - компрессором мембранным, окисляется до безопасной воды, пары которой сбрасываются в атмосферу. Готовый раствор гипохлорита натрия по линии гипохлорита натрия (ГПХН) 14 через клапан мембранный 15 и насос-дозатор 16 поступают в линия гипохлорита натрия (ГПХН) по назначению 17 к потребителю.