RS51658B - Uređaj za neutralizaciju hlora iz vazduha - Google Patents

Abstract

UREĐAJ ZA NEUTRALIZACIJU HLORA IZ VAZDUHA, naznačen time, stoje rezervoar (1.1) za rastvor natrijumhidroksida i hidratisanog natrijumtiolulfata (1.2), na koji su sa spoljne strane rezervoara (1.1) montirani odvajač kapljica (1.5) i visokopritisni ventilator (1.3) koji se aktivira pomoću detektora hlora i raspodelj ivač kontaminiranog vazduha (1.4) u unutrašnjosti rezervoara (1.1), istovremeno i kontaktni reaktor.

Description

Oblast tehnike na koju se pronalazak odnosi

Pronalazak pripada oblasti zaštite životne sredine, odnosno prečišćavanje vazduha, a odnosi se na neutralizaciju hlora iz vazduha u slučaju havarije, odnosno povećanja koncentracije hlora iznad granične dozvoljene vrednosti.

Tehnički problem

Pronalzak predstavlja novo konsrukcijsko rešenje uređaja za neutralizaciju hlora iz vazduha, kojim bi se uređaj pojednostavio i učinio ekonomski prihvatljivijim. Takođe, novim uređajem se povećava koeficijent prenosa mase, čime se ubrzava proces neutralizacije hlora, a samim tim sprečava mogućnost štetnog delovanja hlora na čoveka i životnu sredinu.

Stanje tehnike

Neutralizacija hlora neophodna je kada zbog akcidenta dođe do nekontrolisanog isticanja hlora iz kontejnera (u kojima je hlor pod pritiskom) u prostoriji, tj. skladištu hlora. Neutralizaciji se pristupa kada koncentracija gasovitog hlora u vazduhu premaši dozvoljenu maksimalnu vrednost od 3 mg/l, što dovodi do stanja neposredne i jasne opasnosti, kako po čoveka tako i po životnu sredinu.

Hemizam neutralizacije prikazan je jednačinama:

ili zbirno:

Iz jednačine se vidi da je redukcioni agens natrijumtiosulfat Na2S203, dok narijumhidroksid NaOH neutrališe u reakciji stvorenu hlorovodoničnu kiselinu HC1 (ova oksido-redukcija mora da se odigrava u jako baznoj sredini). Za neutralizaciju se koristi smeša rastvora natrijumhidroksida i hidratisanog natrijumtiosulfata, visoke koncentracije. Iz stehiometrije reakcije se vidi daje za neutralizaciju 1 kg hlora neophodno utrošiti 0.875 kg natrijumtiosulfata i 1.410 kg natrijumhidroksida. Pošto je efikasnost reakcije neutralizacije oko 80%, priprema se oko 20% više rastvora nego što je to teoretski potrebno za neutralizaciju određene težine hlora.

Uređaj za neutralizaciju hlora u vazduhu (Slika 2.) sastoji se od:

1. Kade za neutralizacioni rastvor,

2. Neutralizacionog rastvora,

3. Neutralizacionog tornja sa dve kolone,

4. Ispune skrubera (rašigovi prstenovi ili dr,),

5. PVC ventilatora,

6. Vertikalne pumpe,

7. PP instalacija i

8. Raspršivača.

U skladištu hlora postavljenje detektor hlora u vazduhu na oko 20 cm od poda prostorije (zapreminska težina hlora je 2,5 puta veća od vazduha) jer se hlor koncentriše nisko, pri podu prostorije. U slučaju akcidenta, detektor registruje pojavu nedozvoljene količine hlora u vazduhu i daje signal za automatsko uključenje uređaja za neutralizaciju startovanjem recirkulacione pumpe (6), koja potiskuje rastvor za neutralizaciju (2) do raspodelnog sistema (8) na vrhu skrubera. Ventilator (5) za uduvavanje smeše gasnog hlora i vazduha (A) u skruber (3), uključuje se 2^-5 minuta kasnije od recirkulacione pumpe (6), da bi se ispuna skrubera (4) dobro nakvasila rastvorom za neutralizaciju (2). U prvu kolonu skrubera ulazi kontaminirani vazduh (A), koji zatim prolazi kroz drugu kolonu, čime se produžava kontakt između faza, da bi na kraju izašao čist vazduh (B). Gasni hlor se apsorbuje u rastvoru za neutralizaciju (2), a vazduh prečišćen od hlora vraća se u skladište hlora (ukoliko skladište hlora ima prirodnu ventilaciju, prečišćeni vazduh izbacuje se u atmosferu). Postupak neutralizacije obustavlja se po neutralizaciji čitave količine iscurelog hlora. Detektor hlora u vazduhu registruje kraj neutralizacije, posle čega se obustavlja rad recirkulacione pumpe (6) i ventilatora (5). Ispod skrubera (3) smešten je rezervoar (1) sa smešom rastvora za neutralizaciju (2) dovoljne zapremine za smeštaj one količine rastvora koja je dovoljna za neutralizaciju jednog kontejnera ili boce sa hlorom.

Posle neutralizacije vrši se ispiranje skrubera čistom vodom, da bi se izbegla kristalizacija soli na površini kontaktne ispune. U ovu svrhu, istrošeni rastvor (2) se izbaci iz rezervoara (1) koji se dobro opere šmrkom i četkom i napuni čistom vodom; po punjenju rezervoara (1) do vrha uključuje se recirkulaciona pumpa (6) koja radi sve dok celokupna zapremina vode iz rezervoara ne prođe kroz skruber, a postupak se može ponoviti više puta zbog potpunijeg ispiranja ježeva (Slika 2.).

Takođe, potrebno je jednom u 7 dana promešati neutralizacioni rastvor, čime sprečavamo eventualnu kristalizaciju i taloženje rastvora. Operater otvara ventil (9), zatvara ventil (10) i uključuje pumpu (6) u periodu od 15 min.

Ovakvo tehničko rešenje predstavja:

- Komplikovanu tehnologiju izrade kolone,

- Solžen i dug proces montaže,

- Veliki prostor za smeštaj uređaja,

- Obavezno prisustvo operatera, prilikom recirkulacije i mešanja rastvora,

- Neadekvatno kvašenje ispune može bitno uticati na vremenski period potreban za neutralizaciju hlora i

- Obavezno ispiranje i pranje ispune nakon neutralizacije.

Izlaganje suštine pronalaska

Novom konstrukcijom se obezbeđuje kompaktnost uređaja, uz smanjenje broja elemenata, cene i pogonskih troškova. Visoka vrednost koeficijenta prenosa mase obezbeđuje se konstrukcijom raspodeljivača vazduha i jakom turbulencijom u rezervoaru, a potpuno uklanjanje hlora iz vazduha, velikim kapacitetom ventilatora, a time i većim brojem izmena vazduha u prostoriji u jedinici vremena.

Novi uređaj za neutralizaciju hlora iz vazduha odlikuje:

- Jednostavna tehnologiju izrade,

- Jednostavan proces montaže,

- Minimalni gabariti uređaja,

- Totalna aumatizovanost. Ne zahteva prisustvo operatera prilikom mešanja rastvora jednom nedeljno, čime se sprečava eventualna greška operatera. (Jednostavna razvodna instalacija bez ručnih ventila, i programiranje vremenskog tajmera za uključivanje ventilatora, omogućuje automatsko uključenje jednom nedeljno u periodu od 15 min). - Visok koeficijent prenosa mase, čime se vremenski period potreban za neutralizaciju hlora maksimalno smanjuje,

- Nema ispiranja i pranja neutralizacione ispune, nakon neutralizacije i

- Ekonomski prihvatljiviji.

Kratak opis slika nacrta

U nacrtu je dat detaljan grafički prikaz uređaja i to:

Slika 1 prikazuje uređaj za neutralizaciju hlora iz vazduha pomoću visokopritisnog ventilatora, prema pronalasku, u uzdužnom preseku i aksonometrijski izgled rastavljenog modela.

Slika 2 prikazuje uređaj za neutralizaciju hlora iz vazduha pomoću kolone sa ispunom, iz stanja tehnike, u uzdužnom preseku, bočnom izgledu i horizontalnoj projekciji.

Detaljan opis pronalaska

Uređaj za neutralizaciju (Slika 1.) sadrži sledeće komponente:

1.1 Rezervoar,

1.2 Neutralizacioni rastvor,

1.3 Visokopritisni ventilator,

1.4 Distributer kontaminiranog vazduha i

1.5 Odvajač kapljica.

Uređaj za neutralizaciju, tj. njegovi elementi napravljeni su od tvrdog polipropilena visoke gustoće, što ga čini potpuno otpornim na agresivne hemikalije prisutne u postupku neutralizacije, zbog čega nije potrebna nikakva dodatna zaštita u vidu premazivanja ili plastifikacije. Gabariti uređaja su takvi da se isti može postaviti u svaku prostoriju standardnih mera, bez posebnog temelja (za smeštaj je dovoljna ravna podloga, tj. pod).

Ventilator (1.3), koji obezbeđuje 5+20 izmena na čas celokupne zapremine vazduha iz skladišta hlora neophodan je za efikasnu neutralizaciju. Primenom adekvatnog ventilatora moguće je za oko 30 minuta spustiti koncentraciju hlora u skladištu hlora (gde je došlo do akcidenta) ispod maksimalne dozvoljene vrednosti pri čemu mora biti zadovoljen uslov potpune apsorpcije iscurelog hlora u skruberu. Koncentracija hlora u prostoriji u kojoj je došlo do akcidentnog isticanja može sc izračunati po jednačini:

InCt = InCo - qt/v,

gde su pojedini članovi:

q (m7h) - kapacitet ventilatora,

v (m<J>) - zapremina prostorije,

t (h) - vreme provetravanja / ventiliran]a,

Co (gr/m<J>) - početna koncentacija hlora pri isticanju i

Ct (gr/m<J>) - koncentracija hlora posle vremena t.

Ventilator (1.3) upotrebljen za ovu svrhu mora da zadovolji još jedan bitan uslov a to je savlađivanje velikog pada pritiska u aparatu koji nastaje kao posledica stuba tečnosti (1.2) iznad otvora na distributeru (1.4) putem kojih se gasna smeša (A) uvodi u neutralizujući rastvor (1.2). Ovo iziskuje korišćenje visokopritisnog radijalnog ventilatora (1.3) s tim što svi delovi koji dolaze u dodir sa smešom gasnog hlora i vazduha (A) moraju biti otporni na dejstvo hlora.

Rezervoar (1.1) služi za smeštaj rastvora za neutralizaciju (1.2) i u kome dolazi do kontakta gasne smeše vazduh/hlor (A) i rastvora za neutralizaciju (1.2), pri čemu se stvaraju natrijumhlorid i natrijumsulfat koji ostaju u rastvoru, a prečišćeni vazduh (B) recirkuliše se u skladište hlora ili izbacuje u atmosferu. Mehanizam kojim se obezbeđuje kontakt faza je disperzija gasne smeše vazduh/hlor u rastvoru za neutralizaciju. Ona se vrši uduvavanjem gasne faze (A) u tečnu (1.2) putem posebno konstruisanih distributera (1.4) koji svojom konstrukcijom obezbeđuju ravnomernu distribuciju gasne faze po celoj površini uređaja i visok stepen disperzije gasa. Vazduh (A) velikom brzinom kroz otvore na distributeru (1.4) ulazi u tečnost (1.2), pa se formiranje mehurova gasa vrši u takozvanomjet -režimu koji obezbeđuje formiranje mehurova malih prečnika što obezbeđuje dovoljno veliku površinu kontakta i povećanje koeficijenta prenosa mase za uspešno izvršenje apsorpcije hlora i gasne smeše.

Ventilator (1.3) služi i za mešanje rastvora (1.2), tako da anulira potrebu za dodatnom opremom za mešanje i prisustvo operatera. Takođe, potrebno je jednom sedmično izvršiti mešanje, koje u ovom slučaju obavlja unapred programirani tajmer za uključivanje ventilatora (1.3). tako da imamo totalno automatizovani uređaj, koji ne zavisi od čoveka, ni u kom svom procesu rada.

Pad pritiska u aparatu u najvećoj meri zavisi od visine rastvora (1.2) u aparatu, a aparat je konstruisan za parametar visine rastvora od 75 cm, tako da je pri održavanju aparata (zamena hemikalija) veoma važno pridržavati se ovoga uslova, tj. ne prelaziti gornju propisanu granicu visine kako bi bilo moguće zadržati odgovarajuće strujne parametre u aparatu i zadržati kvalitet evakuacije kontaminiranog vazduha (A) iz prostorije u kojoj se desio akcident.

Svi ostali delovi konstrukcije rešeni su tako da predstavljaju minimalan otpor strujanja gasne smeše. Iznad površine rastvora (1.2) ostavlja se slobodan prostor koji obezbeđuje nesmetan izlazak gasa (B) iz dvofaznog sistema gas/tečnost i njegovo strujanje prema otvoru za evakuaciju gasa iz aparata. Na otvoru za evakuaciju gasa postavljenje odvajač kapljica (1.5) koji ima ulogu da zadrži pojedine kapljice rastvora koje su prenesene srujom gasa.

PRINCIP RADA UREĐAJA ZA NEUTRALIZACIJU (Slika 1.)

Uređaj neutrališe hlor iz vazduha reakcijom sa Na2S203u jako alkalnoj sredini. Proces je ireverzibilan, stehiometrijski i ima veliku konstantnu brzinu reakcije, tj. reakcija je praktično trenutna, a efekat je povećan velikim stepenom disperzije gasne mešavine u rastvoru za neutralizaciju tako da se dobija kontakt faza velike specifične površine. Stehiometrija je obrađena, a reakcija je egzotermna (H° = -2032 kJ), što znači da će se (kad uređaj radi) rastvor zagrejati, utoliko više ukoliko je više hlora neutralisano.

U skladištu hlora postavljen je detektor hlora u vazduhu na oko 20 cm od poda prostorije, jer se hlor koncentriše nisko, pri podu prostorije (zapreminska težina hlora je 2,5 puta veća od vazduha). Detektor u slučaju akcidenta registruje pojavu nedozvoljene količine hlora u vazduhu i daje signal za automatsko uključenje uređaja za neutralizaciju startovanjem ventilatora (1.3) koji istog momenta vrši evakuaciju vazduha (A) iz kontaminirane prostorije i ubacuje ga u aparat u kome se vrši neutralizacija zagađivača. Gasni hlor apsorbuje se u rastvoru za neutralizaciju (1.2), a vazduh prečišćen od hlora (B) vraća se u skladište hlora (ukoliko skladište hlora ima prirodnu ventilaciju, prečišćeni vazduh izbacuje se u atmosferu). Postupak neutralizacije obustavlja se do neutralizacije čitave količine iscurelog hlora. Detektor hlora u vazduhu registruje kraj neutralizacije, posle čega se obustavlja rad ventilatora (1.3).

Claims (1)

1. Uređaj za neutralizaciju hlora iz vazduha, naznačen time, stoje rezervoar (1.1) za rastvor natrijumhidroksida i hidratisanog natrijumtiolulfata (1.2), na koji su sa spoljne strane rezervoara (1.1) montirani odvajač kapljica (1.5) i visokopritisni ventilator (1.3) koji se aktivira pomoću detektora hlora i raspodeljivač kontaminiranog vazduha (1.4) u unutrašnjosti rezervoara (1.1), istovremeno i kontaktni reaktor.