Установка непрерывного действия для получения раствора гипохлорита натрия
Изобретение относится к электрохимии, а именно, к устройствам для проведения электролиза водного раствора соли, в частности, к электролизным установкам для получения гипохлорита натрия путем электролиза водного раствора хлорида натрия.
Предлагается установка, состоящая из эжекционного насоса для получения в нем электролита, путем смешивания воды и раствора поваренной соли, который через трубопровод связан с емкостью для электролита, соединенной трубопроводом, содержащим обратный клапан, с нижней частью электролизера, а верхняя часть электролизера соединена с емкостью для сбора газов, выполненной с возможностью изменения объема, и через трубопровод, выполненный с возможностью регулирования по высоте, с накопительной емкостью для сбора раствора гипохлорита натрия, имеющей выход для электролизных газов и отвод гипохлорита натрия к потребителю. Емкость для электролита установлена относительно электролизера так, что обеспечивается его заполнение самотеком, а наличие обратного клапана не позволяет готовому раствору гипохлорита натрия переливаться в емкость с электролитом. Трубопровод, соединяющий верхнюю часть электролизера с накопительной емкостью для раствора гипохлорита натрия, погружен в электролизер настолько, чтобы обеспечивать необходимую производительность установки, а получение раствора гипохлорита натрия необходимой концентрации обеспечивается соответствующим объемом емкости для сбора газов. Техническим результатом является создание простой эффективной установки, 1 ил.
Изобретение относится к электрохимии, а именно, к устройствам для проведения электролиза водного раствора соли, в частности, к электролизным установкам для получения гипохлорита натрия путем электролиза водного раствора хлорида натрия.
В настоящее время известны различные конструкции установок для проведения электролиза водного раствора соли с целью получения растворов гипохлорита натрия.
Так, например, известно устройство для проведения электролиза раствора соли, содержащее электролизер ящичного типа с неразделенными анодным и катодным пространствами (патент RU №2134733, МПК(6) С25В 9/00). Используемый в данном устройстве электролизер содержит корпус с установленными в нем параллельными электродами, которые помещены между двумя перегородками, разделяющими корпус на сообщающиеся последовательно друг с другом первичную камеру, электролизную камеру и камеру сбора целевого продукта. Устройство также содержит источник исходного раствора соли и средство для его подвода в верхнюю часть электролизной камеры, а также источник воды и средство для ее подвода в верхнюю часть первичной камеры. Электрохимическая реакция в данном устройстве осуществляется в нисходящем потоке раствора электролита, при этом направление движения жидкой фазы и пузырьков, образующихся при электролизе газов в межэлектродных промежутках противоположны, что способствует более равномерному протеканию электролиза в объеме электролита. Задачу повышения эффективности установки решают также путем электролиза раствора, полученного путем добавления воды к раствору, полученному на предыдущей стадии электролиза (RU №2125120, МПК(6)
С25В 1/00). Аналогично решают такую же задачу используя установку для проведения электролиза водного раствора соли (патент RU №58539, МПК(6) С25В 9/00), включающую проточный электролизер ящичного типа с неразделенными анодным и катодным пространствами, содержащий корпус, в котором расположены сообщающиеся друг с другом электролизная секция с установленными в ней параллельными электродами, обеспечивающими проведение электролиза по меньшей мере в две последовательные стадии, и секция сбора целевого продукта, а также источник исходного раствора соли и средство подвода указанного раствора в электролизную секцию, установленное с возможностью его подачи в межэлектродное пространство. Кроме того, установка содержит источник воды и средство ее подвода в электролизную секцию, установленное с возможностью подачи воды в зону протекания электролиза раствора, полученного на предыдущей стадии электролиза. В этом устройстве осуществляется многостадийный электрохимический процесс.
Используемый в рассматриваемых устройствах прием разбавления полученного на предыдущей стадии электролиза раствора водой позволяет увеличить выход целевого продукта, а также оптимизировать температурный режим протекания электрохимических реакций. Однако, перечисленные установки обладают одинаковыми недостатками, а именно: в разбавленных растворах резко возрастает износ анодного покрытия, уменьшается эффективность и срок эксплуатации установки.
В большинстве установок для получения раствора гипохлорита натрия накапливающийся в электролизере водородсодержащий газ отводится из электролизера в атмосферу (см., например, SU 1758089). Эффективность установки для получения гипохлорита натрия повышают не только усовершенствуя электролизер, но и собирая электролизный газ. Газообразный водород является ценным химическим продуктом и применяется в различных отраслях промышленности, в частности, может быть использован в качестве экологически чистого энергоносителя.
Известна 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 (патент РФ №53673, МПК(7) С25В 9/00). Установка содержит по меньшей мере два электролизера, каждый из электролизеров соединен со сборником водного раствора гипохлорита натрия, при этом верхняя часть каждого из электролизеров соединена общей магистралью для сбора водородсодержащего газа, связанную со сборником водородсодержащего газа.
Известна установка для получения раствора гипохлорита натрия, содержащая электролизер, блок питания, емкость для приготовления исходного раствора и слива раствора гипохлорита натрия с подающее -сливающим шлангом (патент РФ №2176982, МПК (7) С25В 9/00, С25В 11/06). Емкость и камера реакции электролизера расположены на разных уровнях для самотечного движения жидкости. Электролизер дополнительно снабжен гидрозатвором. Установка обеспечивает полное непопадание в помещение вредных газов, что не требует использования средств защиты органов дыхания.
Однако, указанные установки сложны конструктивно, что снижает их эффективность и затрудняет управление их работой.
Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является гипохлоритная установка непрерывного действия КГ-13 для проведения электролиза водного раствора соли, включающая баки для приготовления раствора поваренной соли, насос, рабочий бак, сифонный бак, распределительный бак, приемные воронки электролизеров, электролизеры, сливные трубки, сборный лоток, бак для раствора гипохлорита натрия (Основы химии и технологии воды / Кульский Л.А.; Отв. ред. Строкач П.П.; АН УССР. Ин-т коллоидной химии и химии воды им. А.В.Думанского. - Киев: Наук. думка, 1991. - с.242). Приготовленный в баках раствор
поваренной соли насосом подается в рабочий бак, откуда подается по трубе в сифонный бак, обеспечивающий поступление рассола порциями. Рассол из сифонного бака поступает в распределительный бак, из которого стекает в приемные воронки электролизеров. В течение времени, определяемого пульсациями сифона, протекает электролиз, вследствие чего в растворе образуется гипохлорит натрия. Последующая порция рассола вытесняет из электролизеров рассол с гипохлоритом через сливные трубки в сборный лоток, откуда рассол стекает в накопительный бак для гипохлорита натрия.
К недостатком установки относится то, что приготовленная порция раствора гипохлорита натрия вытесняясь свежим раствором соли, разбавляет раствор гипохлорита натрия, снижая его концентрацию, при этом падает эффективность работы установки.
Технической задачей заявляемого технического решения является создание простой эффективной установки.
Для решения технической задачи предлагается установка, состоящая из эжекционного насоса для получения в нем электролита, путем смешивания воды и насыщенного раствора поваренной соли, который через трубопровод связан с емкостью для электролита, соединенную трубопроводом, содержащим обратный клапан, с нижней частью электролизера, а верхняя часть электролизера соединена с емкостью для сбора газов, выполненной с возможностью изменения объема, и через трубопровод, выполненный с возможностью регулирования по высоте, с накопительной емкостью для раствора гипохлорита натрия, имеющую выход для электролизных газов и отвод гипохлорита натрия к потребителю. Емкость для электролита установлена относительно электролизера так, что обеспечивается его заполнение самотеком, а наличие обратного клапана не позволяет готовому раствору гипохлориту натрия переливаться в емкость с электролитом. Трубопровод, соединяющий верхнюю часть электролизера с накопительной емкостью для раствора гипохлорита натрия, погружен в электролизер настолько, чтобы обеспечивать необходимую производительность установки,
а получение раствора гипохлорита натрия необходимой концентрации обеспечивается соответствующим объемом емкости для сбора газов.
В отличие от прототипа в заявляемой установке газы, выделившиеся из электролизера, собираются в емкости для сбора газов и, по достижении определенного давления, вытесняют из электролизера готовый раствор гипохлорита натрия, который вместе с газами попадает через трубопровод в накопительную емкость, из которой они либо собираются для дальнейшего использования, либо удаляются в атмосферу, а в электролизер самотеком поступает новая порция электролита.
Из доступных источников информации не известны установки непрерывного действия для получения гипохлорита натрия, обладающие заявляемой совокупностью существенных признаков, т.е. установка обладает новизной.
На фигуре изображена схема установки непрерывного действия для получения раствора гипохлорита натрия.
Установка состоит из эжекционного насоса 1, соединенного трубопроводом 2 с емкостью для электролита 3, трубопровода 4, имеющего обратный клапан 5 и соединяющего емкость для электролита 3 с нижней частью электролизера 6. Емкость для сбора газов 7, соединенную с верхней частью электролизера 6. Трубопровода 8, выполненного с возможностью регулирования по высоте, соединяющего верхнюю часть электролизера 6 с накопительной емкостью 9 для раствора гипохлорита натрия, имеющей выход для электролизных газов и отвод гипохлорита натрия к потребителю.
Вода из подающего трубопровода поступает в эжекционный насос 1, где смешивается с раствором поваренной соли. Затем смесь воды с солью (электролит) по трубопроводу 2 поступает в емкость 3, в которой поддерживается определенный уровень. Из емкости 3 электролит проходя через трубопровод 4 с обратным клапаном 5 самотеком поступает в электролизер 6. По принципу сообщающихся сосудов в емкости 3 и в электролизере 6 устанавливается одинаковый уровень. В электролизере 6
вырабатывается раствор гипохлорита натрия. При этом образуются электролизные газы, которые скапливаются в емкости для сбора газов 7. Достигая определенного давления электролизные газы вытесняют из электролизера 6 полученный раствор гипохлорита натрия в накопительную емкость 9 через трубопровод 8. Выходу электролита обратно в емкость 3 препятствует обратный клапан 5. По достижении вытесняемым раствором уровня нижнего края трубки 8 электролизные газы перемещаются в накопительную емкость 9, давление в емкости для сбора газов 7 падает до атмосферного, при этом уровень раствора гипохлорита натрия в электролизере 6 восстанавливается, а электролизные газы либо собираются для дальнейшего использования, либо удаляются в атмосферу. Затем цикл повторяется. По заполнении раствором гипохлорита натрия накопительной емкости 9 электролизер 6 отключается и работа установки прекращается.
Эффективность работы установки обеспечивается тем, что готовая порция раствора гипохлорита натрия вытесняется электролизными газами, а не новой порцией электролита, как это описано в прототипе. Кроме того, принудительный выход раствора гипохлорита натрия из электролизера за счет давления, создаваемого электролизными газами, позволяет упростить управление работой всей установки. Таким образом, поставленная техническая задача решена и промышленная применимость заявляемой установки очевидна.
Установка для непрерывного получения раствора гипохлорита натрия, состоящая из эжекционного насоса для получения в нем электролита путем смешивания воды и раствора поваренной соли, который через трубопровод связан с емкостью для электролита, соединенную трубопроводом с электролизером, соединенным через трубопровод с накопительной емкостью для сбора раствора гипохлорита натрия, имеющую выход для электролизных газов и отвод к потребителю, отличающаяся тем, что трубопровод, соединяющий емкость для электролита с нижней частью электролизера, имеет обратный клапан, верхняя часть электролизера соединена с накопительной емкостью для сбора электролизных газов, выполненной с возможностью изменения объема, а трубопровод, соединяющий верхнюю часть электролизера с накопительной емкостью для раствора гипохлорита натрия, выполнен с возможностью регулирования по высоте.
