RU174228U1

RU174228U1 - INSTALLATION FOR OBTAINING A DISINFECTANT SOLUTION - AQUEOUS SOLUTION OF OXIDANTS

Info

Publication number: RU174228U1
Application number: RU2016146780U
Authority: RU
Inventors: Томас Геннадьевич Петровский; Татьяна Андреевна Харламова
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Делфин Аква"
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2017-10-09

Abstract

Полезная модель относится к области прикладной электрохимии, в частности к устройствам для электрохимического синтеза дезинфицирующих растворов - активированных водных растворов оксидантов, являющихся продуктами анодной обработки растворов электролитов. Установка для получения дезинфицирующего раствора содержит диафрагменный электрохимический реактор, выполненный из вертикальных цилиндрических электрохимических ячеек, содержащих электроды, межэлектродное пространство которых разделено мелкопористой диафрагмой на анодную камеру, вход и выход которой соединены анодным циркуляционным контуром с установленным на нем приспособлением для отделения анодных электролизных газов, выполненным в виде емкости с патрубком вывода электролизных газов, который соединен с линией отвода электролизных газов, патрубком ввода газожидкостной смеси из анодной камеры, причем указанные патрубки расположены в верхней части емкости, и патрубок вывода анолита, расположенный в нижней части емкости, на катодную камеру с входом и выходом, сепаратор для разделения газовой и жидкой фазы католита, выполненный в виде емкости с входом католита в верхней части, выводом электролизных газов в верхней части и выводом католита в нижней части, вход католита а выходы сепаратора соединены с линиями отвода католита и линией отвода катодных электролизных газов, узел смешения с двумя входами и одним выходом, входы узла смешения соединены с линией отвода анодных электролизных газов и с линией отвода католита, выход смесителя соединен с линией отвода водного раствора оксидантов, и линию подачи пресной воды, электрохимический реактор содержит от 1 до 4 вертикальных диафрагменных электрохимических ячеек, соединенных параллельно, приспособление для отделения анодных электролизных газов выполнено в виде вертикальной цилиндрической емкости, с внутренним диаметром 35-40 мм и высотой 1000-1050 мм, и содержит дополнительный патрубок ввода, расположенный в нижней части емкости, сепаратор для разделения газовой и жидкой фазы католита выполнен в виде вертикальной цилиндрической емкости, с внутренним диаметром 35-40 мм и высотой 1000-1050 мм, и снабжен двумя дополнительными выводами, расположенными в нижней части емкости и дополнительным вводом, расположенным в ее нижней части, причем приспособление для отделения анодных электролизных газов и сепаратор для разделения газовой и жидкой фаз католита установлены таким образом, что верхний край приспособления и сепаратора превышают верхний край электрохимических ячеек на 50-70 мм, линия подачи пресной воды соединена с дополнительным вводом в нижней части сепаратора для разделения газовой и жидкой фаз католита, и установка содержит линии циркуляции католита, соединяющие дополнительный вывод в нижней части сепаратора с входами катодных камер ячеек, линию подачи раствора хлорида щелочного металла, соединенную с дополнительным патрубком ввода в нижней части приспособления для отделения анодных электролизных газов. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to the field of applied electrochemistry, in particular, to devices for the electrochemical synthesis of disinfecting solutions - activated aqueous solutions of oxidants, which are products of anode treatment of electrolyte solutions. The apparatus for producing a disinfectant solution contains a diaphragm electrochemical reactor made of vertical cylindrical electrochemical cells containing electrodes, the interelectrode space of which is divided by a finely porous diaphragm into an anode chamber, the inlet and outlet of which are connected by an anode circulation circuit with a device for separating anode electrolysis gases mounted on it, made in the form of a container with a branch pipe for the output of electrolysis gases, which is connected to the drain line gas, a nozzle for introducing a gas-liquid mixture from the anode chamber, said nozzles being located in the upper part of the vessel, and an anolyte outlet pipe located in the lower part of the vessel to the cathode chamber with inlet and outlet, a separator for separating the gas and liquid phases of catholyte, made in in the form of a container with a catholyte inlet in the upper part, an electrolysis gas outlet in the upper part and a catholyte outlet in the lower part, the catholyte inlet and the separator outputs are connected to the catholyte discharge lines and the cathode electrolysis discharge line gases, a mixing unit with two inputs and one output, the inputs of the mixing unit are connected to the drainage line of the anode electrolysis gases and to the drainage line of catholyte, the mixer outlet is connected to the drainage line of the aqueous oxidant solution, and the fresh water supply line, the electrochemical reactor contains from 1 to 4 vertical diaphragm electrochemical cells connected in parallel, the device for separating the anode electrolysis gases is made in the form of a vertical cylindrical tank, with an inner diameter of 35-40 mm and a height of 1000-1050 mm, and with holds an additional inlet pipe located at the bottom of the tank, the separator for separating the gas and liquid phases of catholyte is made in the form of a vertical cylindrical tank, with an inner diameter of 35-40 mm and a height of 1000-1050 mm, and is equipped with two additional leads located at the bottom capacity and an additional input located in its lower part, and the device for separating the anode electrolysis gases and a separator for separating the gas and liquid phases of catholyte are installed so that the upper edge when additives and separators exceed the upper edge of the electrochemical cells by 50-70 mm, the fresh water supply line is connected to an additional input at the bottom of the separator to separate the gas and liquid phases of catholyte, and the installation contains catholyte circulation lines connecting the additional output at the bottom of the separator to the inlets cathode chambers of cells, an alkali metal chloride solution feed line connected to an additional inlet pipe at the bottom of the device for separating anode electrolysis gases. 3 s.p. f-ly, 3 ill.

Description

Область примененияApplication area

Полезная модель относится к области прикладной электрохимии, в частности к устройствам для электрохимического синтеза дезинфицирующих растворов - активированных водных растворов оксидантов, являющихся продуктами анодной обработки растворов электролитов, и может быть использовано для получения экологически чистых и безопасных для человека и теплокровных животных дезинфицирующих растворов, обладающих моющими свойствами, которые применяются для дезинфекции, предстерилизационной очистки и стерилизации изделий медицинского назначения в лечебно-профилактических учреждениях системы здравоохранения, в технологии производства фармацевтических препаратов, для дезинфекции и мойки различных объектов на предприятиях пищевой промышленности, коммунального хозяйства, в ветеринарии и животноводстве, а также в качестве антисептического средства для обработки гнойных ран человека и животных.The utility model relates to the field of applied electrochemistry, in particular, to devices for the electrochemical synthesis of disinfecting solutions - activated aqueous solutions of oxidants, which are products of anodic processing of electrolyte solutions, and can be used to obtain environmentally friendly and safe for humans and warm-blooded animals disinfecting solutions with detergents properties that are used for disinfection, pre-sterilization cleaning and sterilization of medical devices in medical institutions of the health care system, in the technology for the production of pharmaceuticals, for disinfection and washing of various objects in the food industry, utilities, veterinary medicine and livestock, as well as an antiseptic for treating purulent wounds of humans and animals.

В прикладной электрохимии известны различные установки для получения активированных растворов оксидантов электролизом раствора хлорида натрия с использованием проточных электрохимических реакторов в различных гидравлических схемах [см., например, «Электрохимическая активация: история, состояние, перспективы». - М.: ВНИИИМТ, 1999, стр. 36-46].Various applications are known in applied electrochemistry for the production of activated oxidant solutions by electrolysis of a sodium chloride solution using flowing electrochemical reactors in various hydraulic circuits [see, for example, “Electrochemical activation: history, state, prospects”. - M.: VNIIIMT, 1999, pp. 36-46].

Недостатком известных установок для получения активированных растворов оксидантов является низкий коэффициент использования соли, не превышающий 10-15%, в связи с чем дезинфицирующие растворы имеют в своем составе хлорид натрия в количестве большем, чем содержание функционально полезных оксидантов. Это приводит к усилению коррозионной активности растворов оксидантов. Антимикробная активность таких растворов быстро уменьшается во времени, за счет ускорения взаимонейтрализации хлоркислородных и гидропероксидных соединений в растворе оксидантов в присутствии хлорида натрия.A disadvantage of the known plants for the preparation of activated oxidant solutions is the low salt utilization coefficient, not exceeding 10-15%, and therefore disinfectant solutions contain sodium chloride in an amount greater than the content of functionally useful oxidants. This leads to increased corrosion activity of oxidant solutions. The antimicrobial activity of such solutions rapidly decreases over time, due to the acceleration of the mutual neutralization of chlorine-oxygen and hydroperoxide compounds in a solution of oxidants in the presence of sodium chloride.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому результату является установка для получения дезинфицирующего средства - водного раствора оксидантов, содержащая диафрагменный электрохимический реактор, выполненный из вертикальных цилиндрических электрохимических ячеек, содержащих электроды, межэлектродное пространство в которых разделено мелкопористой диафрагмой на анодную камеру, вход и выход которой соединены анодным циркуляционным контуром с установленным на нем приспособлением для отделения анодных электролизных газов, выполненным в виде емкости с патрубком вывода электролизных газов, который соединен с линией отвода электролизных газов, патрубком ввода газожидкостной смеси из анодной камеры, причем указанные патрубки расположены в верхней части емкости, и патрубок вывода анолита, расположенный в нижней части емкости, на катодную камеру с входом и выходом, сепаратор для разделения газовой и жидкой фаз католита, выполненный в виде емкости с входом католита в верхней части, выводом электролизных газов в верхней части и выводом католита в нижней части, вход католита и выходы сепаратора соединены с линиями отвода католита и линией отвода катодных электролизных газов, узел смешения с двумя входами и одним выходом, входы узла смешения соединены с линией отвода анодных электролизных газов и с линей отвода католита, выход смесителя соединен с линией отвода водного раствора оксидантов, и с линией подачи пресной воды (см. патент РФ №2322397, C02F 1/467, 2008).The closest in technical essence and the achieved result is the installation for obtaining a disinfectant - an aqueous solution of oxidants, containing a diaphragm electrochemical reactor made of vertical cylindrical electrochemical cells containing electrodes, the interelectrode space in which is divided by a finely porous diaphragm into the anode chamber, the input and output of which are connected an anode circulation circuit with a device mounted thereon for separating anode electrolysis gases, made in the form of a container with an outlet pipe for electrolysis gases, which is connected to the discharge line of electrolysis gases, a pipe for inputting a gas-liquid mixture from the anode chamber, said pipes being located in the upper part of the tank, and an anolyte outlet pipe located in the lower part of the tank to the cathode chamber with inlet and outlet, a separator for separating the gas and liquid phases of catholyte, made in the form of a container with a catholyte inlet in the upper part, an electrolysis gas outlet in the upper part and a catholyte outlet in the lower part, inlet the catholyte and separator outputs are connected to the catholyte drainage lines and the cathode electrolysis gas exhaust line, the mixing unit with two inputs and one output, the mixing unit inputs are connected to the anode electrolysis gas exhaust line and to the catholyte exhaust line, the mixer output is connected to the water solution discharge line oxidants, and with a fresh water supply line (see RF patent No. 2322397, C02F 1/467, 2008).

Известная установка, выполненная по модульному принципу, позволяет сравнительно легко собирать установки различной производительности и получать продукты в виде растворов оксидантов, имеющих высокую концентрацию оксидантов при малом солесодержании раствора. Недостатками установки является то, что в процессе работы установки концентрация обрабатываемого раствора хлорида натрия поддерживается путем прокачки обрабатываемого раствора через слой засыпки твердого хлорида натрия, однако при снижении или увеличении скорости прокачки раствора происходит неконтролируемое изменению концентрации раствора, что приводит к изменению электропроводности раствора и, как следствие, к нестабильности токовых нагрузок в процессе электролиза. При изменении токовых нагрузок изменяется газонаполнение анолита и католита, так как изменяется количество выделяемых электролизных газов, что в свою очередь изменяет режим циркуляции растворов и провоцирует дальнейшее изменение концентраций. Кроме того, такой способ донасыщения также требует контроля по поддержанию постоянных характеристик слоя засыпки, обеспечения возможности восстановления этих характеристик в неконтролируемый промежуток времени, что увеличивает трудозатраты на эксплуатацию установки и затрудняет автоматизацию ее работы. Кроме того, в известном решении восстановление объема католита после отбора его части на смешение, осуществляется за счет подачи пресной воды непосредственно в катодную камеру, что приводит к резкому снижению концентрации католита, уменьшению его электропроводности и возрастанию затрат на процесс. Кроме того, восстановление объема анолита происходит за счет миграционного переноса воды через диафрагму, что также приводит к нарушению постоянства концентраций обрабатываемых растворов, и как следствие, к повышенному расходу энергии.The known installation, made by the modular principle, makes it relatively easy to assemble plants of various capacities and to obtain products in the form of oxidant solutions having a high concentration of oxidants with a low salt content of the solution. The disadvantages of the installation are that during the operation of the installation, the concentration of the processed sodium chloride solution is maintained by pumping the treated solution through a bed of solid sodium chloride backfill, however, with a decrease or increase in the pumping rate of the solution, an uncontrolled change in the solution concentration occurs, which leads to a change in the conductivity of the solution and, as consequence, to the instability of current loads during electrolysis. When current loads change, the gas filling of the anolyte and catholyte changes, since the amount of released electrolysis gases changes, which in turn changes the mode of circulation of the solutions and provokes a further change in concentrations. In addition, this method of saturation also requires control to maintain the constant characteristics of the backfill layer, to ensure the possibility of restoring these characteristics in an uncontrolled period of time, which increases the labor costs of operating the installation and complicates the automation of its operation. In addition, in the well-known solution, the recovery of the catholyte volume after selection of its part for mixing is carried out by supplying fresh water directly to the cathode chamber, which leads to a sharp decrease in the concentration of catholyte, a decrease in its electrical conductivity and an increase in the cost of the process. In addition, the restoration of the anolyte volume occurs due to the migration of water through the diaphragm, which also leads to a violation of the constancy of the concentration of the processed solutions, and as a result, to an increased energy consumption.

Техническим результатом, достигаемым при использовании данной полезной модели, является обеспечение возможности стабильной работы установки при поддержании постоянства характеристик обрабатываемых растворов и при эффективном разделении газожидкостных смесей, выводимых из электродных камер, а также снижению трудозатрат на ее эксплуатацию и снижению энергозатрат на проведение процесса и обеспечение возможности автоматизации работы установки.The technical result achieved by using this utility model is to ensure the possibility of stable operation of the installation while maintaining the constant characteristics of the processed solutions and the efficient separation of gas-liquid mixtures discharged from the electrode chambers, as well as reducing labor costs for its operation and reducing energy costs for the process and making it possible automation of the installation.

Указанный технический результат достигается тем, что в установке для получения дезинфицирующего раствора - водного раствора оксидантов, содержащей диафрагменный электрохимический реактор, выполненный из вертикальных цилиндрических электрохимических ячеек, содержащих электроды, межэлектродное пространство которых разделено мелкопористой диафрагмой на анодную камеру, вход и выход которой соединены анодным циркуляционным контуром с установленным на нем приспособлением для отделения анодных электролизных газов, выполненным в виде емкости с патрубком вывода электролизных газов, который соединен с линией отвода электролизных газов, патрубком ввода газожидкостной смеси из анодной камеры, причем указанные патрубки расположены в верхней части емкости, и патрубок вывода анолита, расположенный в нижней части емкости, на катодную камеру с входом и выходом, сепаратор для разделения газовой и жидкой фазы католита, выполненный в виде емкости с входом католита в верхней части, выводом электролизных газов в верхней части и выводом католита в нижней части, вход католита а выходы сепаратора соединены с линиями отвода католита и линией отвода катодных электролизных газов, узел смешения с двумя входами и одним выходом, входы узла смешения соединены с линией отвода анодных электролизных газов и с линией отвода католита, выход смесителя соединен с линией отвода водного раствора оксидантов, и линию подачи пресной воды, электрохимический реактор содержит от 1 до 4 вертикальных диафрагменных электрохимических ячеек, соединенных параллельно, приспособление для отделения анодных электролизных газов выполнено в виде вертикальной цилиндрической емкости, с внутренним диаметром 35-40 мм и высотой 1000-1050 мм, и содержит дополнительный патрубок ввода, расположенный в нижней части емкости, сепаратор для разделения газовой и жидкой фазы католита выполнен в виде вертикальной цилиндрической емкости, с внутренним диаметром 35-40 мм и высотой 1000-1050 мм, и снабжен двумя дополнительными выводами, расположенными в нижней части емкости и дополнительным вводом, расположенным в ее нижней части, причем приспособление для отделения анодных электролизных газов и сепаратор для разделения газовой и жидкой фаз католита установлены таким образом, что верхний край приспособления и сепаратора превышают верхний край электрохимических ячеек на 50-70 мм, линия подачи пресной воды соединена с дополнительным вводом в нижней части сепаратора для разделения газовой и жидкой фаз католита, и установка содержит линии циркуляции католита, соединяющие дополнительный вывод в нижней части сепаратора с входами катодных камер ячеек, линию подачи раствора хлорида щелочного металла, соединенную с дополнительным патрубком ввода в нижней части приспособления для отделения анодных электролизных газов.The specified technical result is achieved by the fact that in the installation for producing a disinfectant solution - an aqueous solution of oxidants containing a diaphragm electrochemical reactor made of vertical cylindrical electrochemical cells containing electrodes, the interelectrode space of which is divided by a finely porous diaphragm into the anode chamber, the input and output of which are connected by an anode circulation a circuit with a device mounted thereon for separating anode electrolysis gases, made in the form of e containers with an outlet pipe for electrolysis gases, which is connected to the discharge line for electrolysis gases, a pipe for inputting a gas-liquid mixture from the anode chamber, said pipes being located in the upper part of the vessel, and an anolyte outlet pipe located in the lower part of the vessel to the cathode chamber with inlet and outlet , a separator for separating the gas and liquid phases of catholyte, made in the form of a tank with a catholyte inlet in the upper part, an electrolysis gas outlet in the upper part and a catholyte outlet in the lower part, the catholyte inlet and the outlet the separator is connected to the catholyte discharge lines and the cathode electrolysis gas exhaust line, the mixing unit with two inputs and one output, the mixing unit inputs are connected to the anode electrolysis gas exhaust line and to the catholyte exhaust line, the mixer output is connected to the drain line of the oxidizing water solution, and the line fresh water supply, the electrochemical reactor contains from 1 to 4 vertical diaphragm electrochemical cells connected in parallel, a device for separating anode electrolysis gases is made in the form of a vertical cylindrical tank, with an inner diameter of 35-40 mm and a height of 1000-1050 mm, and contains an additional inlet pipe located at the bottom of the tank, a separator for separating the gas and liquid phases of catholyte is made in the form of a vertical cylindrical tank, with an inner diameter of 35- 40 mm and a height of 1000-1050 mm, and is equipped with two additional leads located in the lower part of the tank and an additional inlet located in its lower part, the device for separating anode electrolysis gases and a separator for p The gas and liquid phases of the catholyte are separated in such a way that the upper edge of the device and separator exceeds the upper edge of the electrochemical cells by 50-70 mm, the fresh water supply line is connected to the additional input at the bottom of the separator to separate the gas and liquid phases of catholyte, and the installation contains catholyte circulation lines connecting the additional output in the lower part of the separator with the inlets of the cathode chambers of the cells, the alkali metal chloride solution feed line connected to the additional inlet pipe her part device for separating the anode electrolysis gases.

В установке сепаратор может быть выполнен с дополнительным выводом в верхней части, и установка может дополнительно содержать линию вывода избыточного католита, соединенную с верхней частью сепаратора для разделения газовой и жидкой фаз католита.In the installation, the separator can be made with an additional output in the upper part, and the installation can additionally contain an output line of excess catholyte connected to the upper part of the separator for separating the gas and liquid phases of catholyte.

Электрохимические модульные ячейки реактора могут быть выполнены в виде коаксиально установленных вертикальных цилиндрических внутреннего полого и внешнего электродов и содержать размещенную между ними коаксиальную мелкопористую керамическую диафрагму, разделяющую межэлектродное пространство на электродные камеры, нижнюю и верхнюю диэлектрические втулки, по оси которых выполнены отверстия, а на поверхность втулок выведены соответственно входной и выходной каналы, сообщающиеся с камерой внешнего электрода, внутренний полый электрод выполнен с перфорационными отверстиями, входной и выходной патрубки камеры внутреннего электрода установлены соответственно на нижнем и верхнем торцах внутреннего полого электрода и сообщаются с его полостью, диафрагма установлена коаксиально внутреннему электроду в приспособлениях для ее крепления, и внутренний электрод с закрепленной на нем диафрагмой установлен герметично в осевых отверстиях нижней и верхней диэлектрических втулок и нижняя и верхняя диэлектрические втулки установлены и зафиксированы на торцах внешнего электродаThe electrochemical modular cells of the reactor can be made in the form of coaxially mounted vertical cylindrical internal hollow and outer electrodes and contain a coaxial finely porous ceramic diaphragm located between them, separating the interelectrode space into electrode chambers, lower and upper dielectric bushings, along the axis of which holes are made, and to the surface bushings output and output channels, respectively, communicating with the camera of the external electrode, internal hollow elec the genus is made with perforations, the inlet and outlet pipes of the inner electrode chamber are respectively installed at the lower and upper ends of the inner hollow electrode and communicate with its cavity, the diaphragm is mounted coaxially with the inner electrode in the devices for its fastening, and the inner electrode with the diaphragm mounted on it is sealed in the axial holes of the lower and upper dielectric bushings and the lower and upper dielectric bushings are installed and fixed on the ends of the external elec troda

Электрохимические модульные ячейки реактора могут быть выполнены в следующей модификации. Они могут содержать один цилиндрический катод переменного сечения с центральной и хвостовыми частями, установленный вертикально, 2-5 цилиндрических анодов, также установленных вертикально, керамическую диафрагму, размещенную коаксиально катоду и разделяющую межэлектродное пространство на герметичные анодную и катодную камеры, средства для подачи обрабатываемых растворов в анодную камеру, средства для отвода обработанных растворов и газов из анодной камеры, причем катод выполнен полым, центральная часть выполнена с перфорацией, а концевые части выполнены без перфорации, причем нижняя концевая часть соединена с приспособлением для подачи обрабатываемого раствора в катодную камеру, а верхняя концевая часть - с приспособлением для вывода раствора и газа из катодной камеры и диафрагма выполнена высотой, превышающей высоту центральной части катода, и закреплена на концевых частях катода с помощью фиксаторов, и ячейка снабжена цилиндрическим корпусом, электроды размещены во внутреннем пространстве корпуса, причем катод и коаксиальная ему диафрагма установлены в центре внутреннего пространства корпуса, и пространство катодной камеры ограничено внутренней поверхностью диафрагмы и внешней поверхностью катода, а аноды равномерно размещены на условной окружности, вписанной во внутреннее сечение корпуса на расстоянии 1,0-1,5 диаметра анодов от внутренней поверхности корпуса, и пространство анодной камеры ограничено внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью диафрагмы, на верхней и нижней частях корпуса установлены герметизирующие приспособления, выполненные в виде верхней и нижней крышек, содержащих приспособления крепления электродов, а средства для подачи обрабатываемого раствора в анодную камеру и средства для отвода жидкостей и газов из анодной камеры выполнены в виде каналов, размещенных в нижней и верхней крышках соответственно.Electrochemical modular cells of the reactor can be made in the following modification. They can contain one cylindrical cathode of variable cross section with central and tail parts mounted vertically, 2-5 cylindrical anodes also mounted vertically, a ceramic diaphragm placed coaxially to the cathode and dividing the interelectrode space into sealed anode and cathode chambers, means for supplying the processed solutions to the anode chamber, means for removing treated solutions and gases from the anode chamber, the cathode being hollow, the central part being perforated, and the con The core parts are made without perforation, the lower end part being connected to the device for supplying the treated solution to the cathode chamber, and the upper end part to the device for removing the solution and gas from the cathode chamber, and the diaphragm is made higher than the height of the central part of the cathode and fixed to the end parts of the cathode using clamps, and the cell is provided with a cylindrical body, the electrodes are placed in the inner space of the body, and the cathode and its coaxial diaphragm are installed in the center the interior space of the casing, and the space of the cathode chamber is limited by the inner surface of the diaphragm and the outer surface of the cathode, and the anodes are evenly placed on a conditional circle inscribed in the inner section of the casing at a distance of 1.0-1.5 diameter of the anodes from the inner surface of the casing, and the space of the anode chamber limited by the inner surface of the housing and the outer surface of the diaphragm, on the upper and lower parts of the housing there are sealing devices made in the form of upper and lower covers, with holding electrodes of fastening devices and means for supplying a solution to be treated in the anode chamber and means for discharging liquids and gases from the anode chamber are formed as channels arranged in the lower and upper covers respectively.

То, что электрохимический реактор содержит от 1 до 4 вертикальных диафрагменных электрохимических ячеек, соединенных параллельно, позволяет упростить контроль за работой ячеек и облегчает автоматизацию процесса обработки.The fact that the electrochemical reactor contains from 1 to 4 vertical diaphragm electrochemical cells connected in parallel allows simplifying control over the operation of cells and facilitates the automation of the processing process.

Выполнение приспособления для отделения анодных электролизных газов в виде вертикальной цилиндрической емкости, с внутренним диаметром 35-40 мм и высотой 1000-1050 мм обеспечивает эффективное отделение анодных электролизных газов от раствора анолита, выполнение емкости меньших размеров не обеспечивает эффективного разделения и создает вероятность проскока анолита, а увеличение размеров приводит к необоснованному повышению материалоемкости установки. Емкость содержит дополнительный патрубок ввода, расположенный в нижней части емкости. Этот патрубок соединен с линией подачи раствора хлорида щелочного металла, что позволяет поддерживать концентрацию анолита на заданном уровне и создает возможность для автоматизации процесса.The implementation of the device for separating the anode electrolysis gases in the form of a vertical cylindrical container, with an inner diameter of 35-40 mm and a height of 1000-1050 mm provides an effective separation of the anode electrolysis gases from the anolyte solution, the implementation of the smaller capacity does not provide effective separation and creates the possibility of anolyte slip, and an increase in size leads to an unreasonable increase in the material consumption of the installation. The tank contains an additional input pipe located at the bottom of the tank. This pipe is connected to the supply line of an alkali metal chloride solution, which allows you to maintain the concentration of anolyte at a given level and creates the opportunity for automation of the process.

В установке сепаратор для разделения газовой и жидкой фаз католита выполнен в виде вертикальной цилиндрической емкости, с внутренним диаметром 35-40 мм и высотой 1000-1050 мм, и снабжен двумя дополнительными выводами, расположенными в нижней части емкости, и дополнительным вводом, расположенным в ее нижней части. Выполнение сепаратора меньших размеров не обеспечивает эффективного разделения электролизных газов и создает вероятность проскока католита в линию отвода этих газов, а увеличение размеров приводит к необоснованному повышению материалоемкости установки. Снабжение сепаратора двумя дополнительными выводами, расположенными в нижней части емкости, позволяет создать линию циркуляции католита, соединяющую первый из дополнительных выводов в нижней части сепаратора с входами катодных камер ячеек, что позволяет стабилизировать работу ячеек за счет поддержания постоянства концентрации католита, а соединение второго дополнительного вывода со смесителем позволяет направлять на получение дезинфицирующего раствора полностью дегазированный католит, что исключает возможность нейтрализации компонентов анодных газов и повышает безопасность работы установки, так как исключает возможность образования смеси анодных и катодных газов. Сепаратор также снабжен дополнительным вводом, расположенным в ее нижней части и соединенным с линией подачи пресной воды. Это позволяет повысить надежность работы установки, исключить резкое снижение концентрации католита в катодных камерах ячеек и тем самым снизить расход энергии на процесс.In the installation, the separator for separating the gas and liquid phases of catholyte is made in the form of a vertical cylindrical tank, with an inner diameter of 35-40 mm and a height of 1000-1050 mm, and is equipped with two additional leads located in the lower part of the tank, and an additional input located in its lower part. The implementation of a smaller separator does not provide effective separation of electrolysis gases and creates the likelihood of a breakthrough of catholyte in the exhaust line of these gases, and an increase in size leads to an unreasonable increase in the material consumption of the installation. Providing the separator with two additional leads located at the bottom of the tank allows you to create a catholyte circulation line connecting the first of the additional leads at the bottom of the separator with the inputs of the cathode cells of the cells, which allows you to stabilize the cells by maintaining a constant concentration of catholyte, and the connection of the second additional output with a mixer, it is possible to direct completely degassed catholyte to receive a disinfecting solution, which eliminates the possibility of neutralizing com components of anode gases and increases the safety of the installation, as it eliminates the possibility of a mixture of anode and cathode gases. The separator is also equipped with an additional input located in its lower part and connected to the fresh water supply line. This allows you to increase the reliability of the installation, to exclude a sharp decrease in the concentration of catholyte in the cathode chambers of the cells and thereby reduce the energy consumption for the process.

Приспособление для отделения анодных электролизных газов и сепаратор для разделения газовой и жидкой фаз католита установлены таким образом, что верхний край приспособления и сепаратора превышают верхний край электрохимических ячеек на 50-70 мм. Такое выполнение позволяет исключить возможность проскока анолита и католита в линии отвода электролизных газов и повышает надежность работы установки. Уменьшение высоты размещения менее 50 мм повышает вероятность проскока жидкой фазы электролитов в газовые линии установки, а увеличение более 70 мм требует увеличения размеров емкости и сепаратора, что повышает материалоемкость установки.The device for separating the anode electrolysis gases and the separator for separating the gas and liquid phases of catholyte are installed in such a way that the upper edge of the device and the separator exceed the upper edge of the electrochemical cells by 50-70 mm. This embodiment eliminates the possibility of anolyte and catholyte slip in the electrolysis gas exhaust line and increases the reliability of the installation. A decrease in the placement height of less than 50 mm increases the likelihood of a breakthrough of the liquid phase of electrolytes into the gas lines of the installation, and an increase of more than 70 mm requires an increase in the size of the container and the separator, which increases the material consumption of the installation.

В установке сепаратор может быть выполнен с дополнительным выводом в верхней части, который соединен с дополнительной линией вывода избыточного католита, что повышает функциональность установки и создает возможность автоматизации процесса при снижении выхода анодных электролизных газов, что требует уменьшения объема католита, подаваемого в смеситель для получения водного раствора оксидантов.In the installation, the separator can be made with an additional output in the upper part, which is connected to an additional output line of excess catholyte, which increases the functionality of the installation and makes it possible to automate the process while reducing the output of anode electrolysis gases, which requires a decrease in the amount of catholyte supplied to the mixer to obtain water a solution of oxidants.

В зависимости от условий решаемой задачи электрохимические модульные ячейки реактора могут быть выполнены в виде коаксиально установленных вертикальных цилиндрических внутреннего полого и внешнего электродов и содержать размещенную между ними коаксиальную мелкопористую керамическую диафрагму, разделяющую межэлектродное пространство на электродные камеры, нижнюю и верхнюю диэлектрические втулки, по оси которых выполнены отверстия, а на поверхность втулок выведены соответственно входной и выходной каналы, сообщающиеся с камерой внешнего электрода, внутренний полый электрод выполнен с перфорационными отверстиями, входной и выходной патрубки камеры внутреннего электрода установлены соответственно на нижнем и верхнем торцах внутреннего полого электрода и сообщаются с его полостью, диафрагма установлена коаксиально внутреннему электроду в приспособлениях для ее крепления, и внутренний электрод с закрепленной на нем диафрагмой установлен герметично в осевых отверстиях нижней и верхней диэлектрических втулок и нижняя и верхняя диэлектрические втулки установлены и зафиксированы на торцах внешнего электрода. Установка таких ячеек целесообразна при эксплуатации установок со сравнительно небольшой производительностью - до 100 л/час водного раствора оксидантов.Depending on the conditions of the problem being solved, the electrochemical modular cells of the reactor can be made in the form of coaxially mounted vertical cylindrical internal hollow and outer electrodes and contain a coaxial finely porous ceramic diaphragm located between them, separating the interelectrode space into the electrode chambers, the lower and upper dielectric bushings, along the axis of which holes are made, and the input and output channels communicating with the camera in of the previous electrode, the inner hollow electrode is made with perforations, the inlet and outlet nozzles of the chamber of the inner electrode are installed respectively on the lower and upper ends of the inner hollow electrode and communicate with its cavity, the diaphragm is mounted coaxially with the inner electrode in the devices for its fastening, and the inner electrode is fixed on it a diaphragm is installed hermetically in the axial holes of the lower and upper dielectric bushings and the lower and upper dielectric bushings are installed s and are fixed at the ends of the external electrode. The installation of such cells is advisable when operating plants with a relatively small capacity - up to 100 l / h of an aqueous solution of oxidants.

Электрохимические модульные ячейки реактора могут быть выполнены в следующей модификации. Они могут содержать один цилиндрический катод переменного сечения с центральной и хвостовыми частями, установленный вертикально, 2-5 цилиндрических анодов, также установленных вертикально, керамическую диафрагму, размещенную коаксиально катоду и разделяющую межэлектродное пространство на герметичные анодную и катодную камеры, средства для подачи обрабатываемых растворов в анодную камеру, средства для отвода обработанных растворов и газов из анодной камеры, причем катод выполнен полым, центральная часть выполнена с перфорацией, а концевые части выполнены без перфорации, причем нижняя концевая часть соединена с приспособлением для подачи обрабатываемого раствора в катодную камеру, а верхняя концевая часть - с приспособлением для вывода раствора и газа из катодной камеры и диафрагма выполнена высотой, превышающей высоту центральной части катода и закреплена на концевых частях катода с помощью фиксаторов, и ячейка снабжена цилиндрическим корпусом, электроды размещены во внутреннем пространстве корпуса, причем катод и коаксиальная ему диафрагма установлены в центре внутреннего пространства корпуса, и пространство катодной камеры ограничено внутренней поверхностью диафрагмы и внешней поверхностью катода, а аноды равномерно размещены на условной окружности, вписанной во внутреннее сечение корпуса на расстоянии 1,0-1,5 диаметра анодов от внутренней поверхности корпуса, и пространство анодной камеры ограничено внутренней поверхностью корпуса и наружной поверхностью диафрагмы, на верхней и нижней частях корпуса установлены герметизирующие приспособления, выполненные в виде верхней и нижней крышек, содержащих приспособления крепления электродов, а средства для подачи обрабатываемого раствора в анодную камеру и средства для отвода жидкостей и газов из анодной камеры выполнены в виде каналов, размещенных соответственно в нижней и верхней крышках. Установка ячеек такой конструкции целесообразна при эксплуатации установок с высокой производительностью - до 500 л/час водного раствора оксидантов и выше. Следует отметить, что замена ячеек одной конструкции на ячейки другой конструкции не требует изменения в гидравлических линиях и изменения размеров элементов установки, таких как емкость для разделения анодных электролизных газов и сепаратор.Electrochemical modular cells of the reactor can be made in the following modification. They can contain one cylindrical cathode of variable cross section with central and tail parts mounted vertically, 2-5 cylindrical anodes also mounted vertically, a ceramic diaphragm placed coaxially to the cathode and dividing the interelectrode space into sealed anode and cathode chambers, means for supplying the processed solutions to the anode chamber, means for removing treated solutions and gases from the anode chamber, the cathode being hollow, the central part being perforated, and the con The core parts are made without perforation, the lower end part being connected to the device for supplying the treated solution to the cathode chamber, and the upper end part to the device for removing the solution and gas from the cathode chamber, and the diaphragm is made higher than the height of the central part of the cathode and fixed to the end parts of the cathode with clamps, and the cell is equipped with a cylindrical body, the electrodes are placed in the inner space of the body, and the cathode and its coaxial diaphragm are installed in the center in the interior space of the casing, and the space of the cathode chamber is limited by the inner surface of the diaphragm and the outer surface of the cathode, and the anodes are evenly placed on a conditional circle inscribed in the inner section of the casing at a distance of 1.0-1.5 diameter of the anodes from the inner surface of the casing, and the space of the anode chamber limited by the inner surface of the housing and the outer surface of the diaphragm, sealing devices made in the form of upper and lower covers are installed on the upper and lower parts of the housing, with holding devices for attaching electrodes, and means for supplying the treated solution to the anode chamber and means for removing liquids and gases from the anode chamber are made in the form of channels placed respectively in the lower and upper covers. The installation of cells of this design is advisable when operating plants with high productivity - up to 500 l / h of an aqueous solution of oxidants and higher. It should be noted that replacing cells of one design with cells of another design does not require changes in hydraulic lines and resizing of plant elements, such as a container for separating anode electrolysis gases and a separator.

Полезная модель иллюстрируется чертежами 1-3.The utility model is illustrated in drawings 1-3.

На фиг. 1 представлена блок-схема установки, а на фиг 2 и 3 представлены конструкции используемых электрохимических ячеек.In FIG. 1 is a block diagram of the installation, and FIGS. 2 and 3 show structures of used electrochemical cells.

Установка для получения дезинфицирующего раствора - водного раствора оксидантов (фиг. 1), содержит электрохимический реактор, выполненный из двух электрохимических модульных ячеек 1 и 2, соединенных параллельно. Электрохимические ячейки 1 и 2 разделены диафрагмами соответственно 3 и 4 на анодные 5 и 6 и катодные 7 и 8 камеры. Установка содержит емкость для разделения анодных электролиных газов и анолита 9 и сепаратор 10 для разделения катодных электролизных газов и католита. Установка содержит линию 11 подачи раствора хлорида щелочного металла, соединенную с нижней частью емкости 9. Вывод емкости 9 соединен линией 12 с входами анодных камер 5 и 6, а выходы анодных камер 5 и 6 соединены линией 13 с верхней частью емкости 9, образуя анодный циркуляционный контур. Верхняя часть емкости 9 соединена линией 14 со смесителем 15. На линии 14 после вывода из емкости 9 установлен регулятор давления «до себя» 16. Установка содержит линию подачи пресной воды 17, соединенную с нижней частью сепаратора 10. Вывод в нижней части сепаратора 10 соединен линией 18 с входами катодных камер 7 и 8, а выходы катодных камер 7 и 8 соединены линией 19 с верхней частью сепаратора 10, образуя катодный циркуляционный контур. Верхняя часть сепаратора соединена с линией 20 отвода катодных электролизных газов (водорода). Нижняя часть сепаратора 10 соединена линией 21 со смесителем 15. Верхняя часть сепаратора соединена с линией 22 отвода избыточной части католита. Верхняя часть смесителя 15 соединена с линией 23 отвода целевого продукта - дезинфицирующего раствора - водного раствора оксидантов. Линия 11 снабжена насосом 24 и регулировочным вентилем 25, а линии 17 и 22 снабжены регулировочными вентилями 26 и 27.Installation for producing a disinfectant solution - an aqueous solution of oxidants (Fig. 1), contains an electrochemical reactor made of two electrochemical modular cells 1 and 2 connected in parallel. The electrochemical cells 1 and 2 are separated by diaphragms 3 and 4, respectively, into anode 5 and 6 and cathode 7 and 8 chambers. The installation comprises a container for separating anode electrolyte gases and anolyte 9 and a separator 10 for separating cathode electrolysis gases and catholyte. The installation comprises an alkali metal chloride solution supply line 11 connected to the lower part of the vessel 9. The output of the vessel 9 is connected by a line 12 to the inputs of the anode chambers 5 and 6, and the outputs of the anode chambers 5 and 6 are connected by a line 13 to the upper part of the vessel 9, forming an anode circulation circuit. The upper part of the vessel 9 is connected by a line 14 to the mixer 15. On the line 14, after the outlet from the vessel 9, a pressure regulator "to itself" is installed 16. The installation contains a fresh water supply line 17 connected to the lower part of the separator 10. The output in the lower part of the separator 10 is connected line 18 with the inputs of the cathode chambers 7 and 8, and the outputs of the cathode chambers 7 and 8 are connected by line 19 to the upper part of the separator 10, forming a cathode circulation loop. The upper part of the separator is connected to the cathode electrolysis gas (hydrogen) discharge line 20. The lower part of the separator 10 is connected by a line 21 to the mixer 15. The upper part of the separator is connected to a line 22 for removing the excess catholyte. The upper part of the mixer 15 is connected to the line 23 of the outlet of the target product is a disinfectant solution - an aqueous solution of oxidants. Line 11 is equipped with a pump 24 and a control valve 25, and lines 17 and 22 are equipped with control valves 26 and 27.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Катодные 7 и 8 камеры, сепаратор 10 и смеситель 15 по линии 17 заполняются пресной водой. Анодные камеры 5 и 6 и емкость 9 заполняются раствором хлорида щелочного металла (натрия) по линии 11. На электроды электрохимических ячеек 1 и 2 подают напряжение. Подача напряжения осуществляется источником, стабилизированным по току (на чертеже не показан).The cathode chambers 7 and 8, the separator 10 and the mixer 15 along the line 17 are filled with fresh water. The anode chambers 5 and 6 and the capacitance 9 are filled with a solution of alkali metal chloride (sodium) along line 11. A voltage is applied to the electrodes of the electrochemical cells 1 and 2. The voltage is supplied by a current stabilized source (not shown in the drawing).

При проведении процесса электролиза в анодных 5 и 6 и в катодных 7 и 8 камерах на электродах выделяются электролизные газы. За счет уменьшения кажущейся плотности анолита в результате газонаполнения анолит из анодных камер 5 и 6 поднимается к выходу анодных камер и поступает по линии 14 в емкость 9 для отделения анодных электролизных газов. После отделения газов кажущаяся плотность анолита увеличивается, и он опускается в нижнюю часть емкости 9 и по линии 12 поступает на вход анодных камер 5 и 6. При использовании в анолите хлорида щелочного металла в анодных камерах 5 и 6 выделяются электролизные газы - смесь оксидантов, преимущественно хлор, содержание примесей в смеси определяется составом пресной воды и чистотой соли, использованной для получения раствора хлорида щелочного металла, подаваемого по линии 11.During the electrolysis process in the anode 5 and 6 and in the cathode 7 and 8 chambers, electrolysis gases are released on the electrodes. By reducing the apparent density of the anolyte as a result of gas filling, the anolyte from the anode chambers 5 and 6 rises to the exit of the anode chambers and enters the capacitance 9 through line 14 to separate the anode electrolysis gases. After gas separation, the apparent density of the anolyte increases, and it drops to the lower part of the tank 9 and enters the input of the anode chambers 5 and 6 through line 12. When using alkali metal chloride in the anolyte, electrolysis gases are released in the anode chambers 5 and 6 - a mixture of oxidants, mainly chlorine, the content of impurities in the mixture is determined by the composition of fresh water and the purity of the salt used to obtain the alkali metal chloride solution supplied through line 11.

Анодные электролизные газы по линии 14 поступают в смеситель 15.Anode electrolysis gases through line 14 enter the mixer 15.

При проведении процесса в катодные камеры 7 и 8 через мелкопористую диафрагму поступают ионы щелочного металла, на катоде выделяется электролизный газ - водород, и католит в виде газожидкостной смеси по линии 19 поступает в сепаратор 10, из верхней части которого по линии 20 выводится газ и увлеченный им шлам, образовавшийся в результате увеличения значения pH католита в процессе электролиза. В зависимости от режима электролиза по линии 22 может быть выведена из процесса обработки и часть католита.During the process, alkali metal ions enter the cathode chambers 7 and 8 through a finely porous diaphragm, electrolysis gas - hydrogen is released at the cathode, and the catholyte in the form of a gas-liquid mixture flows through line 19 to the separator 10, from which gas and sludge resulting from an increase in the pH of catholyte during electrolysis. Depending on the electrolysis mode, part of the catholyte can also be taken out of the processing process along line 22.

По линии 21 из сепаратора 10 выводится католит и подается в смеситель 15, где смешивается со смесью оксидантов, поступившей по линии 14 из анодных камер 5 и 6.Catholyte is discharged through line 21 from separator 10 and fed to a mixer 15, where it is mixed with a mixture of oxidants received through line 14 from anode chambers 5 and 6.

Полученный продукт - водный раствор оксидантов - выводится по линии 23 и подается потребителю.The resulting product — an aqueous solution of oxidants — is discharged through line 23 and supplied to the consumer.

При проведении процесса за счет подачи раствора хлорида по линии 11 с помощью насоса 24 и регулятора давления «до себя» 16 создается превышение давления в анодных камерах 5 и 6 над катодными 7 и 8, что подавляет перенос ионов гидроксила через диафрагмы 3 и 4, что повышает выход целевых продуктов.When carrying out the process by supplying the chloride solution through line 11 using the pump 24 and the pressure regulator “to yourself” 16, an excess of pressure is created in the anode chambers 5 and 6 over the cathode chambers 7 and 8, which suppresses the transfer of hydroxyl ions through diaphragms 3 and 4, which increases the yield of target products.

На фиг. 2 и 3 показаны схематические разрезы электрохимических ячеек, которые могут быть использованы в установке.In FIG. 2 and 3 show schematic sections of electrochemical cells that can be used in the installation.

На фиг. 2 представлен разрез электрохимической модульной ячейки. Ячейка содержит вертикальные цилиндрические внутренний полый электрод 28 и внешний электрод 29. На торцах электрода 29 установлены верхняя 30 и нижняя 31 диэлектрические втулки, по оси которых выполнены отверстия, внешний электрод 29 снабжен патрубками 32 в верхней части и симметричным 33 в нижней части. Диафрагма 34 из керамики на основе оксидов алюминия коаксиально установлена между электродами 28 и 29.In FIG. 2 shows a section of an electrochemical modular cell. The cell contains a vertical cylindrical inner hollow electrode 28 and an external electrode 29. At the ends of the electrode 29 there are upper 30 and lower 31 dielectric bushings, the axes of which are made holes, the external electrode 29 is equipped with nozzles 32 in the upper part and symmetrical 33 in the lower part. The diaphragm 34 made of ceramic based on aluminum oxides is coaxially mounted between the electrodes 28 and 29.

Входной и выходной патрубки 35 и 36 камеры внутреннего электрода 28 установлены на его торцах.The inlet and outlet pipes 35 and 36 of the chamber of the inner electrode 28 are installed at its ends.

Электрод 28 выполнен с перфорационными отверстиями 37, оси которых расположены по винтовой линии на поверхности электрода 28.The electrode 28 is made with perforations 37, the axes of which are located along a helical line on the surface of the electrode 28.

Диафрагма 34 установлена коаксиально внутреннему электроду 28 в приспособлениях 38 и 39 для ее крепленияThe diaphragm 34 is mounted coaxially with the inner electrode 28 in devices 38 and 39 for mounting it

В диэлектрических втулках 30 и 31 выполнены пазы для размещения упругих прокладок 39.In dielectric bushings 30 and 31, grooves are made to accommodate the elastic gaskets 39.

Ячейка работает следующим образом.The cell works as follows.

Через патрубки 33 и 36 обрабатываемая среда поступает соответственно в камеры внешнего 29 и внутреннего 28 электродов, разделенных диафрагмой 34. В камере внутреннего электрода раствор заполняет полость электрода 28 и поступает в пространство между диафрагмой 34 и наружной поверхностью электрода 28. После подачи напряжения на внешней поверхности электрода 28 начинается интенсивное выделение электролизных газов, и газовые пузырьки увлекают электролит вверх. Так как на внутренней поверхности электрода 28 электролиз не идет, то электролит внутри полого электрода менее насыщен газовыми пузырьками и имеет большую кажущуюся плотность, что приводит к организации внутренней циркуляции электролита в камере полого электрода 28, из патрубка 35 выводится газожидкостная смесь и направляется на разделение газовой и жидкой фаз.Through the nozzles 33 and 36, the processed medium enters the chambers of the outer 29 and inner 28 electrodes, respectively, separated by a diaphragm 34. In the chamber of the inner electrode, the solution fills the cavity of the electrode 28 and enters the space between the diaphragm 34 and the outer surface of the electrode 28. After applying voltage to the outer surface electrode 28 begins the intense release of electrolysis gases, and gas bubbles carry the electrolyte up. Since electrolysis does not occur on the inner surface of electrode 28, the electrolyte inside the hollow electrode is less saturated with gas bubbles and has a greater apparent density, which leads to the organization of the internal circulation of the electrolyte in the chamber of the hollow electrode 28, the gas-liquid mixture is removed from the nozzle 35 and sent to the gas separation and liquid phases.

В камере внешнего электрода 29 электролит поступает на обработку через патрубок 33, и пройдя камеру электрода 29 снизу вверх, выводится через патрубок 32. Циркуляция электролита в камере внешнего электрода может быть организована через внешний циркуляционный контур.In the chamber of the external electrode 29, the electrolyte enters the processing through the pipe 33, and passing the chamber of the electrode 29 from the bottom up, is output through the pipe 32. The circulation of the electrolyte in the chamber of the external electrode can be organized through an external circulation circuit.

На фиг. 3 представлен разрез электрохимической модульной ячейки, которая содержит вертикальный цилиндрические внутренний полый катод 40 и четыре трубчатых анода 41. Катод 40 размещен в центре корпуса 42, а аноды 41 равномерно размещены соответственно на условной окружности, вписанной в поперечное сечение корпуса 42, на расстоянии, равном 1, 5 диаметра анодов от стенки корпуса 42. На катоде 40 закреплена диафрагма 43.In FIG. 3 is a sectional view of an electrochemical modular cell that contains a vertical cylindrical inner hollow cathode 40 and four tubular anodes 41. The cathode 40 is placed in the center of the housing 42, and the anodes 41 are evenly placed respectively on a conditional circle inscribed in the cross section of the housing 42 at a distance equal to 1, 5 of the diameter of the anodes from the wall of the housing 42. A diaphragm 43 is fixed to the cathode 40.

На верхнем торце корпуса 42 установлена крышка 44, а на нижнем торце корпуса 42 установлена крышка 45. На крышках 44 и 45 закреплены катод 40, аноды 41. Катод 40 и аноды 41 установлены в отверстиях в крышках 44 и 45 и снабжены герметизирующими приспособлениями 46 и 47. Катод 40 выполнен из центральной части 48, которая выполнена перфорированной, например, из стержней, закрепленных с равномерным шагом и образующих вертикальные пазы, и верхнего и нижнего концевых частей 49 и 50. Диафрагма 43 закреплена на верхнем 49 и нижнем 50 концевых частях катода с помощью герметизирующих фиксаторов 51 и 52. В теле нижней крышки 45 выполнен канал для подвода обрабатываемого раствора в анодную камеру, а в теле верхней крышки 44 выполнен канал для отвода газов из анодной камеры (на чертеже не показаны). Приспособления для подачи раствора в катодную камеру и для отвода жидкостей и газов из катодной камеры соединены соответственно с полостями нижней 50 и верхней 49 концевых частей катода 40 (на чертеже не показаны).A cover 44 is installed on the upper end of the housing 42, and a cover 45 is installed on the lower end of the housing 42. A cathode 40, anodes 41 are fixed to the covers 44 and 45. The cathode 40 and anodes 41 are installed in the holes in the covers 44 and 45 and are equipped with sealing devices 46 and 47. The cathode 40 is made of a central part 48, which is perforated, for example, from rods fixed with uniform pitch and forming vertical grooves, and the upper and lower end parts 49 and 50. The diaphragm 43 is mounted on the upper 49 and lower 50 end parts of the cathode using seal locking latches 51 and 52. In the body of the lower cover 45, a channel is made for supplying the solution to be processed into the anode chamber, and in the body of the upper cover 44 a channel is made for removing gases from the anode chamber (not shown in the drawing). Devices for supplying a solution to the cathode chamber and for draining liquids and gases from the cathode chamber are connected respectively to the cavities of the lower 50 and upper 49 end parts of the cathode 40 (not shown).

В катодную камеру, ограниченную наружной поверхностью центральной части 48 катода 40 и внутренней поверхностью диафрагмы 43 через полость нижней части 50 катода 40, поступает обрабатываемый раствор, например, вода, а в анодную камеру, ограниченную наружной поверхностью диафрагмы 43 и внутренней поверхностью корпуса 42, через канал для подачи обрабатываемых растворов, выполненный в нижней крышке (на чертеже не показан), поступает обрабатываемая жидкость - например, раствор хлорида натрия.The processed solution, for example, water, enters the cathode chamber bounded by the outer surface of the central part 48 of the cathode 40 and the inner surface of the diaphragm 43 through the cavity of the lower part 50 of the cathode 40, and through the anode chamber bounded by the outer surface of the diaphragm 43 and the inner surface of the housing 42, the channel for supplying the processed solutions, made in the bottom cover (not shown in the drawing), the processed fluid enters - for example, a solution of sodium chloride.

В катодной камере вода заполняет полость катода 40 и через отверстия в центральной части 48 катода 40 поступает в пространство между внутренней поверхностью диафрагмы 43 и наружной поверхностью центральной части 48 катода 40. Поступление воды в катодную камеру прекращают после ее заполнения. После подачи напряжения на внешней поверхности катода 40 начинается выделение газа (газообразного водорода), и газовые пузырьки увлекают католит (жидкость, находящуюся в катодной камере) вверх. Так как на внутренней поверхности центральной части 48 катода 40 электролиз не идет, то католит просто заполняет внутреннее пространство полого электрода и, поскольку он имеет меньшее газонаполнение и большую кажущуюся плотность, возникает циркуляция католита в камере катода 40.In the cathode chamber, water fills the cavity of the cathode 40 and through the holes in the central part 48 of the cathode 40 enters the space between the inner surface of the diaphragm 43 and the outer surface of the central part 48 of the cathode 40. The flow of water into the cathode chamber is stopped after it is filled. After applying voltage to the outer surface of the cathode 40, gas (hydrogen gas) is released and gas bubbles trap catholyte (the liquid in the cathode chamber) up. Since electrolysis does not occur on the inner surface of the central part 48 of the cathode 40, the catholyte simply fills the inner space of the hollow electrode and, since it has less gas filling and a higher apparent density, catholyte circulates in the cathode chamber 40.

В анодную камеру, ограниченную наружной поверхностью диафрагмы 43 и внутренней поверхностью корпуса 42, через канал для подачи обрабатываемых растворов, выполненный в нижней крышке (на чертеже не показан), поступает раствор - например, раствор хлорида натрия. Циркуляция электролита в анодной камере осуществляется за счет конвективного движения электролита под действием выделяющихся на анодах 41 электролизных газов, в частности хлора, диоксида хлора и кислорода. Газожидкостная смесь, содержащая электролизные анодные газы и анолит, выводятся через приспособление для отвода жидкостей и газов из анодной камеры (на чертеже не показано) и направляется на разделение газовой и жидкой фаз. В процессе работы ячейки ионы металла (в частности, натрия) из анодной камеры под действием электрического тока переходят через диафрагму 43 в катодную камеру и образуют раствор гидроксида натрия.In the anode chamber, limited by the outer surface of the diaphragm 43 and the inner surface of the housing 42, through the channel for supplying the processed solutions, made in the bottom cover (not shown), a solution enters, for example, a solution of sodium chloride. The electrolyte is circulated in the anode chamber due to the convective movement of the electrolyte under the action of 41 electrolysis gases released on the anodes, in particular chlorine, chlorine dioxide and oxygen. A gas-liquid mixture containing electrolytic anode gases and anolyte is discharged through a device for removing liquids and gases from the anode chamber (not shown in the drawing) and is sent to the separation of the gas and liquid phases. During the operation of the cell, metal ions (in particular sodium) from the anode chamber under the influence of electric current pass through the diaphragm 43 into the cathode chamber and form a solution of sodium hydroxide.

В процессе получения дезинфицирующего раствора была использована установка, содержащая реактор из одной ячейки, соответствующей ячейке, изображенной на фиг. 2. Длина катода - внешнего электрода в ячейках составляла 360 мм при внешнем диаметре 38 мм, а внутреннем - 34 мм, длина диафрагмы 300 мм, при толщине 3 мм. Общая длина анода составляла 400 мм, при наружном диаметре 16 мм, а внутреннем - 14 мм. На поверхность анода нанесено электрокаталитическое покрытие ОРТА. Производительность установки составляла 50 л/час водного раствора оксидантов, при расходе энергии на уровне 0,8 кВт/час, концентрации раствора 500 мг/л оксидантов напряжении на ячейке 4,0 В.In the process of preparing the disinfectant solution, a plant was used containing a single-cell reactor corresponding to the cell depicted in FIG. 2. The length of the cathode — the outer electrode in the cells was 360 mm with an outer diameter of 38 mm and an inner diameter of 34 mm, a diaphragm length of 300 mm, and a thickness of 3 mm. The total length of the anode was 400 mm, with an outer diameter of 16 mm and an inner diameter of 14 mm. An electrocatalytic coating ORTA was applied to the surface of the anode. The productivity of the installation was 50 l / h of an aqueous solution of oxidants, at an energy consumption of 0.8 kW / h, the concentration of the solution was 500 mg / l of oxidants at a voltage of 4.0 V.

В процессе получения дезинфицирующего раствора также была использована установка, содержащая реактор из 4 ячеек, соответствующих ячейкам, изображенным на фиг. 3. Ячейки выполнены с высотой корпуса 380 мм. Каждая из ячеек содержала один катод и четыре анода. Катод выполнен из стали, с центральной частью длиной 300 мм, выполненной из 18 стальных стержней диаметром 2 мм. Диаметр центральной части катода составлял 18 мм, а диаметр концевых частей - 16 мм. Аноды выполнены из титановой трубы с нанесенным на ее поверхность электрокаталитическим покрытием ОРТА. Внешний диаметр анодов - 16 мм. Аноды равномерно размещены в цилиндрическом корпусе с внутренним диаметром 78 мм. Центр каждого анода находился на расстоянии 24 мм от внутренней стенки корпуса. На концевых частях катода закреплена диафрагма толщиной 2,5 мм, с наружным диаметром 28 мм, выполненная из керамики на основе оксида алюминия (Al₂O₃). Во внутренние полости анодов подавался теплоноситель - вода - с расходом 20 литров в час через каждый анод. Производительность установки составляла 500 л/час раствора оксидантов при концентрации раствора - 500 мг/л оксидантов. Расход энергии на уровне 1,5 кВт/час, напряжении на одной ячейке 5-6 В.In the process of obtaining the disinfectant solution, a plant was also used containing a reactor of 4 cells corresponding to the cells depicted in FIG. 3. The cells are made with a body height of 380 mm. Each of the cells contained one cathode and four anodes. The cathode is made of steel, with a central part 300 mm long, made of 18 steel rods with a diameter of 2 mm. The diameter of the central part of the cathode was 18 mm, and the diameter of the end parts was 16 mm. The anodes are made of a titanium pipe with an electrocatalytic coating ORTA deposited on its surface. The outer diameter of the anodes is 16 mm. Anodes are evenly placed in a cylindrical case with an inner diameter of 78 mm. The center of each anode was 24 mm from the inner wall of the casing. A diaphragm 2.5 mm thick, with an outer diameter of 28 mm, made of ceramic based on aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ) is fixed on the end parts of the cathode. A coolant — water — was supplied to the internal cavities of the anodes at a rate of 20 liters per hour through each anode. The plant productivity was 500 l / h of oxidant solution at a solution concentration of 500 mg / l of oxidant. Energy consumption at the level of 1.5 kW / h, voltage on one cell 5-6 V.

Обе установки были в эксплуатации в течение 48 часов непрерывной работы. В течение всего времени пробега концентрация анолита по хлориду натрия находилась на уровне 200-210 г/л. Не наблюдалось изменение концентрации, выходящей за пределы этого интервала, изменение же в пределах интервала не оказывает влияния на режим работы ячеек. Концентрация католита составляла 10-12% по гидроксиду натрия, колебания концентрации не превышали 0,5% и не оказывали влмяния на режим работы ячеек. В течение всего времени не наблюдался проскок анолита или католита в газовые магистрали установок.Both units were in operation for 48 hours of continuous operation. During the entire travel time, the concentration of anolyte in sodium chloride was at the level of 200-210 g / l. There was no change in the concentration beyond this interval, but a change within the interval does not affect the mode of operation of the cells. The concentration of catholyte was 10-12% for sodium hydroxide, fluctuations in concentration did not exceed 0.5% and did not affect the mode of operation of the cells. Throughout the time, anolyte or catholyte did not slip into the gas lines of the plants.

Как следует из приведенных доводов, при использовании данной полезной модели, обеспечивается стабильная работа установки при поддержании постоянства характеристик обрабатываемых растворов и при эффективном разделении газожидкостных смесей, выводимых из электродных камер, а также снижению трудозатрат на ее эксплуатацию и снижению энергозатрат на проведение процесса и обеспечение возможности автоматизации работы установки.As follows from the above arguments, when using this utility model, the installation is stable while maintaining the characteristics of the processed solutions and the effective separation of gas-liquid mixtures discharged from the electrode chambers, as well as reducing labor costs for its operation and reducing energy costs for the process and making it possible automation of the installation.

Claims

1. Installation for producing an aqueous solution of oxidants containing a diaphragm electrochemical reactor made of vertical cylindrical electrochemical cells containing electrodes, the interelectrode space in which is divided by a finely porous diaphragm into an anode chamber, the input and output of which are connected by an anode circulation circuit with a device for separating it anode electrolysis gases, made in the form of a container with a pipe outlet of electrolysis gases, which is connected to the exhaust line electrolysis gases, a nozzle for introducing a gas-liquid mixture from the anode chamber, said nozzles being located in the upper part of the vessel, and an anolyte outlet pipe located in the lower part of the vessel to the cathode chamber with inlet and outlet, a separator for separating the gas and liquid phases of catholyte, made in in the form of a container with a catholyte inlet in the upper part, an electrolysis gas outlet in the upper part and a catholyte outlet in the lower part, the catholyte inlet and separator outputs are connected to the catholyte removal lines and the cathode electrodes removal line gas, a mixing unit with two inputs and one output, the inputs of the mixing unit are connected to the discharge line of the anode electrolysis gases and to the discharge line of catholyte, the output of the mixer is connected to the drainage line of the aqueous solution of oxidants, and the fresh water supply line, characterized in that the electrochemical reactor contains 1-4 vertical diaphragm electrochemical cells connected in parallel, a device for separating anode electrolysis gases is made in the form of a vertical cylindrical tank, with an inner diameter of 35-40 mm and a height of 1000-1050 mm, and contains an additional input pipe located at the bottom of the tank, the separator for separating the gas and liquid phases of catholyte is made in the form of a vertical cylindrical tank, with an inner diameter of 35-40 mm and a height of 1000-1050 mm, and is equipped with two additional leads located in the lower part of the tank and an additional inlet located in its lower part, the device for separating the anode electrolysis gases and the separator for separating the gas and liquid phases of catholyte are installed in this way m, that the upper edge of the device and the separator exceeds the upper edge of the electrochemical cells by 50-70 mm, the fresh water supply line is connected to an additional input at the bottom of the separator to separate the gas and liquid phases of catholyte, and the installation contains catholyte circulation lines connecting the additional output to the bottom of the separator with the inputs of the cathode chambers of the cells, an alkali metal chloride solution feed line connected to an additional inlet pipe at the bottom of the device for separating the anode electrolysis cells call.

2. Installation for receiving an aqueous solution of oxidants according to claim 1, characterized in that the separator is made with an additional output in the upper part, and the installation additionally contains an output line of excess catholyte connected to the upper part of the separator for separating the gas and liquid phases of catholyte.

3. Installation for producing an aqueous solution of oxidants according to claim 1, characterized in that the electrochemical modular cells of the reactor contain coaxially mounted vertical cylindrical inner hollow and outer electrodes, a coaxial finely porous ceramic diaphragm between them that separates the electrodes into electrode chambers, lower and upper dielectric bushings, along the axis of which holes are made, and the input and output channels communicating with the camera of the external ele the rod, the inner hollow electrode is made with perforations, the inlet and outlet nozzles of the chamber of the inner electrode are installed respectively on the lower and upper ends of the inner hollow electrode and communicate with its cavity, the diaphragm is mounted coaxially with the inner electrode in devices for its fastening, and the inner electrode is fixed to the diaphragm is sealed in the axial holes of the lower and upper dielectric bushings and the lower and upper dielectric bushings are installed and fixed ovany at the ends of the outer electrode.

4. Installation for producing an aqueous solution of oxidants according to claim 1, characterized in that the electrochemical module cells of the reactor contain one cylindrical cathode of variable cross section with central and tail parts mounted vertically, 2-5 cylindrical anodes also mounted vertically, a ceramic diaphragm placed coaxial to the cathode and separating the interelectrode space into the sealed anode and cathode chambers, means for supplying the treated solutions to the anode chamber, means for removal are processed solutions and electrolysis gases from the anode chamber, moreover, the cathode is hollow, the central part is made with perforation, and the end parts are made without perforation, the lower end part being connected to the device for supplying the treated solution to the cathode chamber, and the upper end part to the device for the output of the solution and gas from the cathode chamber and the diaphragm is made higher than the height of the central part of the cathode, and is fixed to the end parts of the cathode using clamps, and the cell is provided with a cylindrical m housing, the electrodes are located in the inner space of the housing, and the cathode and its coaxial diaphragm are installed in the center of the inner space of the housing, and the space of the cathode chamber is limited by the inner surface of the diaphragm and the outer surface of the cathode, and the anodes are evenly placed on a conditional circle inscribed in the inner section of the housing on the distance of 1.0-1.5 diameter of the anodes from the inner surface of the housing, and the space of the anode chamber is limited by the inner surface of the housing and the outer surface of the ragma, on the upper and lower parts of the housing there are installed sealing devices made in the form of upper and lower covers containing devices for attaching electrodes, and means for supplying the treated solution to the anode chamber and means for removing liquids and gases from the anode chamber are made in the form of channels placed respectively in the lower and upper covers.