RU2349682C2 - Electrolytic installation for obtaining sodium hypochlorite - Google Patents

Electrolytic installation for obtaining sodium hypochlorite Download PDF

Info

Publication number
RU2349682C2
RU2349682C2 RU2006140551/15A RU2006140551A RU2349682C2 RU 2349682 C2 RU2349682 C2 RU 2349682C2 RU 2006140551/15 A RU2006140551/15 A RU 2006140551/15A RU 2006140551 A RU2006140551 A RU 2006140551A RU 2349682 C2 RU2349682 C2 RU 2349682C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrolysis
sodium hypochlorite
electrolysis unit
supplying
cell
Prior art date
Application number
RU2006140551/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006140551A (en
Inventor
Дмитрий Иванович Кибирев (RU)
Дмитрий Иванович Кибирев
Николай Павлович Куприков (RU)
Николай Павлович Куприков
Георгий Иванович Никифоров (RU)
Георгий Иванович Никифоров
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научная производственная фирма "ЮПИТЕР" (ЗАО "НПФ "ЮПИТЕР")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Научная производственная фирма "ЮПИТЕР" (ЗАО "НПФ "ЮПИТЕР") filed Critical Закрытое акционерное общество "Научная производственная фирма "ЮПИТЕР" (ЗАО "НПФ "ЮПИТЕР")
Priority to RU2006140551/15A priority Critical patent/RU2349682C2/en
Publication of RU2006140551A publication Critical patent/RU2006140551A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2349682C2 publication Critical patent/RU2349682C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry, engines and pumps.
SUBSTANCE: installation for obtaining sodium hypochlorite contains not less than two flow-through electrolysis units, on whose case are placed several electrolytic cells, electrode module, composed of unipolar and bipolar electrode plates, unit for supplying water to dissolve table salt and container to dissolve the salt solution, which is connected to the pump - flow controller for supplying the salt solution into the first electrolysis unit, whose outlet is connected with the inlet of the second electrolysis unit. Outlet of the second electrolysis unit is connected with the inlet of the following electrolysis unit, and the outlet of the last electrolysis unit is connected to the reservoir for storing the sodium hypochlorite obtained, which is provided with a nozzle for releasing hydrogen emissions to the atmosphere and a nozzle for supplying sodium hypochlorite to the decontaminated water. Unit for supplying water for diluting is further connected with a pipe for supplying the initial salt solution to the first electrolysis unit and with the pipe, installed between the outlet for the electrolysis products from the first electrolysis unit and their entrance into the second electrolysis unit. Amount of unipolar and bipolar electrodes in the electrolysis unit are more than in the first one, and the distance between the electrodes is accordingly smaller.
EFFECT: increase in the reliability of the working of electrolysis unit, providing optimization of the electric regime in each of the electrolytic cells.
2 dwg

Description

Изобретение относится к электрохимии, а именно к электролитическим способам получения растворов гипохлоритов электролизом, и может быть использовано для обеззараживания воды и стоков.The invention relates to electrochemistry, and in particular to electrolytic methods for producing hypochlorite solutions by electrolysis, and can be used to disinfect water and wastewater.

Среди известных окислительных методов обработки воды ведущее место принадлежало хлорированию. Относительная доступность и дешевизна жидкого хлора обусловили его широкое использование в практике водоподготовки.Among the known oxidative methods of water treatment, the leading place belonged to chlorination. The relative availability and low cost of liquid chlorine led to its widespread use in water treatment practice.

Однако технологические (достаточно сложная технология, специальные меры безопасности при транспортировке, хранении и применении и т.п.), экономические (содержание реагентного хозяйства и дополнительного штата обслуживающего персонала), экологические (токсичность хлора и высокая вероятность образования в процессе обработки воды токсичных, мутагенных и канцерогенных галогеносодержащих органических соединений) аспекты использования жидкого хлора стимулировали поиски более экономичного технического решения.However, technological (rather complicated technology, special safety measures during transportation, storage and use, etc.), economic (maintenance of the reagent farm and additional staff of maintenance personnel), environmental (chlorine toxicity and the high probability of the formation of toxic, mutagenic during water treatment and carcinogenic halogen-containing organic compounds) aspects of the use of liquid chlorine stimulated the search for a more economical technical solution.

В настоящее время в качестве заменителя жидкого хлора используют хлорсодержащие реагенты, которые более безопасны и менее токсичны, чем жидкий хлор.Currently, chlorine-containing reagents are used as a substitute for liquid chlorine, which are safer and less toxic than liquid chlorine.

В последние десятилетия во всем мире все шире применяется раствор гипохлорита натрия NaClO, содержащий активный хлор, равноценный по своим дезинфицирующим и стерилизующим качествам чистому хлору. Его применение практически снимает все опасные и вредные производственные факторы, присущие использованию жидкого и газообразного хлора - сильнодействующего ядовитого вещества.In recent decades, a solution of sodium hypochlorite NaClO containing active chlorine, which is equivalent to pure chlorine in its disinfecting and sterilizing qualities, has been increasingly used all over the world. Its use practically removes all dangerous and harmful production factors inherent in the use of liquid and gaseous chlorine - a potent toxic substance.

При этом раствор гипохлорита натрия, получаемый электрохимическим методом (марка Э по ТУ 6-01-29-93), является наиболее чистым и малотоксичным продуктом (класс опасности - 4 по ГОСТ 12.1.007-76) и имеет самую высокую эффективность обеззараживания.In this case, the sodium hypochlorite solution obtained by the electrochemical method (grade E according to TU 6-01-29-93) is the cleanest and least toxic product (hazard class 4 according to GOST 12.1.007-76) and has the highest disinfection efficiency.

Достоинства электролитического гипохлорита натрия как эффективного бактерицидного агента, простота и надежность электролизных установок, а также заинтересованность потребителей в применении безопасного электрохимического метода обеззараживания воды привели к созданию большого числа самых разнообразных по своей конструкции электролизеров.The advantages of electrolytic sodium hypochlorite as an effective bactericidal agent, the simplicity and reliability of electrolysis plants, as well as the interest of consumers in the application of a safe electrochemical method of water disinfection, have led to the creation of a large number of electrolyzers that are most diverse in design.

Технологические схемы электролизных установок, работающих на растворах поваренной соли, могут быть как проточные, так и периодические с системой рециркуляции.Technological schemes of electrolysis plants operating on sodium chloride solutions can be either flowing or periodic with a recirculation system.

Основное отличие режимных параметров проточных электролизеров от параметров электролизеров периодического действия заключается в том, что в первом случае процесс электролиза можно полагать стационарным, не зависящим от времени. При этом если расход рассола, подаваемого на электролиз, и токовая нагрузка на электролизер остаются постоянными, то сохраняется неизменной и концентрация раствора гипохлорита натрия, отводимого из электролизера.The main difference between the operational parameters of flow electrolysers and the parameters of periodic electrolyzers is that in the first case, the electrolysis process can be considered stationary, time-independent. Moreover, if the flow rate of the brine supplied to the electrolysis, and the current load on the electrolyzer remain constant, then the concentration of the sodium hypochlorite solution withdrawn from the electrolyzer remains unchanged.

В электролизерах периодического действия концентрация гипохлорита натрия зависит от времени, прошедшего с начала электролиза.In batch cells, the concentration of sodium hypochlorite depends on the time elapsed since the start of the electrolysis.

В случае применения электролизеров периодического действия обслуживающий персонал должен значительно больше затрачивать времени на организацию процесса в связи с тем, что он вынужден несколько раз в сутки заполнять систему рециркуляции раствором и сливать из них гипохлорит натрия.In the case of the use of periodic electrolyzers, maintenance personnel should spend much more time on the organization of the process due to the fact that he is forced to fill the recirculation system with a solution several times a day and drain sodium hypochlorite from them.

Известна установка для получения гипохлорита натрия, в которой минерализованная подземная вода, содержащая хлорид натрия, из скважины 1 подается по трубопроводу 2 в распределительный резервуар 3. Из резервуара 3 минерализированная вода самотеком поступает на проточный электролизер 4. Заданный расход минерализованной воды, подаваемый на проточный электролизер 4, устанавливается задвижками 5 и контролируется расходомером 6. Проточный электролизер 4 содержит емкость 10 с расположенными на противоположных ее стенках входным и выходным патрубками 11 и 12 соответственно. В емкости 10 установлены перпендикулярно потоку хлорида натрия и параллельно друг другу электродные кассеты 13, каждая из которых состоит из группы вертикальных пластинчатых электродов 14. Пластинчатые электроды 14 включены по биполярной схеме с токоподводом на крайние электроды 14 каждой электродной кассеты 13. Электродные кассеты 13 включены параллельно на общий стабилизированный пульт электропитания 15.A known installation for producing sodium hypochlorite, in which mineralized groundwater containing sodium chloride, is supplied from a well 1 through a pipe 2 to a distribution tank 3. From a tank 3, mineralized water flows by gravity to a flowing electrolyzer 4. A predetermined flow rate of mineralized water supplied to the flowing electrolyzer 4, is installed by valves 5 and is controlled by a flowmeter 6. Flowing electrolyzer 4 contains a tank 10 with inlet and outlet pipes located on its opposite walls Kami 11 and 12, respectively. Electrode cassettes 13, perpendicular to the sodium chloride stream and parallel to each other, are installed in the container 10, each of which consists of a group of vertical plate electrodes 14. The plate electrodes 14 are connected in a bipolar circuit with current supply to the end electrodes 14 of each electrode cassette 13. The electrode cassettes 13 are connected in parallel to a common stabilized power supply 15.

В электролизере 4 происходит электролитическое разложение водного раствора хлорида натрия, следствием которого является образование гипохлорита натрия и выделение водорода. Раствор гипохлорита натрия заданной концентрации из проточного электролизера 4 самотеком поступает в буферный резервуар 7, откуда насосом 8 подается в накопительный резервуар 9. Из резервуара 9 раствор гипохлорита натрия самотеком поступает к точкам ввода на обеззараживание воды. (Патент РФ №2100483).In the cell 4, electrolytic decomposition of an aqueous solution of sodium chloride occurs, the result of which is the formation of sodium hypochlorite and the evolution of hydrogen. A solution of sodium hypochlorite of a predetermined concentration from a flowing electrolyzer 4 by gravity enters the buffer tank 7, from where it is pumped to a storage tank 9. From a reservoir 9, a solution of sodium hypochlorite by gravity enters the entry points for water disinfection. (RF patent No. 2100483).

Основным недостатком этой электролизной установки является ограниченность ее применения, т.к. она предназначена для получения гипохлорита натрия из слабоконцентрированых растворов, содержащих 1,5-8,0 г/л хлорида натрия, поэтому не может использоваться для электролиза концентрированных растворов поваренной соли.The main disadvantage of this electrolysis plant is its limited use, as it is intended for the production of sodium hypochlorite from weakly concentrated solutions containing 1.5-8.0 g / l sodium chloride; therefore, it cannot be used for the electrolysis of concentrated sodium chloride solutions.

В случае раствора из водного раствора поваренной соли, исходный раствор должен содержать не менее 30-40 г/л хлорида натрия, и, для увеличения выхода хлора, применяют каскадное включение электролизеров.In the case of a solution from an aqueous solution of sodium chloride, the initial solution should contain at least 30-40 g / l sodium chloride, and, to increase the yield of chlorine, cascade inclusion of electrolyzers is used.

Известна электролизная установка «Sea clor» фирмы «De Nora» для получения гипохлорита натрия из поваренной соли. В баке для растворения соли готовят концентрированный рассол, который затем разбавляется до заданной концентрации 25-30 г/л в промежуточном баке. Раствор насосом-дозатором через сетчатый фильтр подается в электролизер или последовательно в ряд электролизеров. Полученный в результате электролиза гипохлорит натрия собирается в баке-хранилище. Электролизные газы удаляются после каждого электролизера в газоотделитель, а затем в атмосферу. Гипохлорит натрия в обрабатываемую воду подается насосом-дозатором.Known electrolysis installation "Sea clor" company "De Nora" for the production of sodium hypochlorite from sodium chloride. A concentrated brine is prepared in the salt dissolving tank, which is then diluted to a predetermined concentration of 25-30 g / l in the intermediate tank. The solution is pumped by a metering pump through a mesh filter into the electrolyzer or sequentially into a series of electrolyzers. The sodium hypochlorite obtained by electrolysis is collected in a storage tank. Electrolysis gases are removed after each electrolysis cell into a gas separator, and then into the atmosphere. Sodium hypochlorite in the treated water is supplied by a metering pump.

Электропитание электролизеров осуществляется от выпрямительного агрегата.Power supply of electrolyzers is carried out from the rectifying unit.

Установка снабжена элементами автоматики, отключающими выпрямительный агрегат при нарушении технологического режима работы установки. Периодически, по мере зарастания катодов отложениями солей жесткости, электролизер промывается с помощью замкнутого кислотного контура. (Г.Л.Медриш и др. Обеззараживание природных и сточных вод с использованием электролиза. М.: Стройиздат. 1982, с.31).The installation is equipped with automation elements that turn off the rectifier unit in violation of the technological mode of operation of the installation. Periodically, as the cathodes are overgrown with deposits of hardness salts, the electrolyzer is washed with a closed acid loop. (G.L. Medrish et al. Disinfection of natural and wastewater using electrolysis. M: Stroyizdat. 1982, p.31).

Содержание активного хлора в готовом продукте 5-6 г/л. Более высокие концентрации хлора (до 8 г/л) могут быть достигнуты частичной рециркуляцией раствора, что увеличивает расход электроэнергии.The content of active chlorine in the finished product is 5-6 g / l. Higher chlorine concentrations (up to 8 g / l) can be achieved by partial recirculation of the solution, which increases energy consumption.

Для повышения выхода жидкофазного целевого раствора, получаемого электролизом исходного солевого раствора, после первой стадии электролиза исходного сильноконцентрированного раствора соли, включают последующий электролиз полученного на предыдущей стадии раствора при разбавлении его водой (патент РФ №2125120).To increase the yield of the liquid-phase target solution obtained by electrolysis of the initial salt solution, after the first stage of electrolysis of the initial highly concentrated salt solution, include the subsequent electrolysis of the solution obtained in the previous stage when diluted with water (RF patent No. 2151120).

Реализация этого способа приведена в патенте РФ №2134733.The implementation of this method is given in the patent of the Russian Federation No. 2134733.

Сущность устройства заключается в том, что оно содержит корпус с установленными в нем параллельными электродами, помещенными между двумя перегородками, расположенными вдоль ряда параллельных электродов, крайние из которых соединены с токоподводами и являются монополярными, а промежуточные являются биполярными. Электроды разделяют корпус на последовательно сообщающиеся друг с другом первичную камеру, электролизную камеру и камеру сбора готового продукта, а также приспособление для подвода в корпус исходного раствора электролита и отверстие в корпусе для слива готового продукта, при этом перегородка, отделяющая первичную камеру от электролизной камеры, выполнена в нижней части перфорированной, перегородка, отделяющая электролизную камеру от камеры сбора готового продукта, выполнена с переливным отверстием в нижней части, к которому присоединена сливная труба, установленная вертикально в камере сбора готового продукта и выполненная открытой на верхнем конце, приспособление для подвода электролита установлено в верхней части электролизной камеры, а первичная камера снабжена расположенным в ее верхней части приспособлением для подвода воды.The essence of the device lies in the fact that it contains a housing with parallel electrodes installed in it, placed between two partitions located along a series of parallel electrodes, the last of which are connected to current leads and are monopolar, and intermediate ones are bipolar. The electrodes divide the casing into a primary chamber in series with each other, an electrolysis chamber and a finished product collection chamber, as well as a device for supplying an initial electrolyte solution to the casing and an opening in the casing for draining the finished product, with a partition separating the primary chamber from the electrolysis chamber, made in the lower part of the perforated, the partition separating the electrolysis chamber from the collection chamber of the finished product is made with an overflow hole in the lower part to which ene drain pipe installed vertically in the finished product collection chamber and made open at its upper end, to electrolyte supply device installed at the top of the electrolysis chamber and the primary chamber is provided disposed in its upper part a device for the water supply.

По мнению автора изобретения за счет встречного потока жидкости скорость движения газовых пузырьков относительно поверхности электродов снижается, что способствует более равномерному протеканию электролиза в объеме электролита, сохранению приэлектродных ионных слоев, а также обеспечивает время контактирования пузырьков газа друг с другом, достаточное для их укрупнения. В результате снижается экранирование электродов газовыми пузырьками. Перечисленные факторы способствуют повышению эффективности протекания электролиза и увеличению выхода готового продукта.According to the author of the invention, due to the oncoming liquid flow, the speed of movement of gas bubbles relative to the surface of the electrodes is reduced, which contributes to a more uniform flow of electrolysis in the volume of the electrolyte, the preservation of electrode electrode layers, and also provides the contact time of the gas bubbles with each other, sufficient for their enlargement. As a result, the shielding of the electrodes by gas bubbles is reduced. These factors contribute to increasing the efficiency of electrolysis and increasing the yield of the finished product.

Однако учитывая то, что вода, поступающая в первую камеру на разбавление электролита, играет роль гидрозатвора, попадание газовых пузырьков в нее проблематично. Конструкция установки для поддержания режима работы каждой камеры, требует определенного соотношение потоков: воды на разбавление и электролита, массы электролита и массы раствора в сливной трубе и т.д. Все эти факторы влияют на выход гипохлорита натрия и концентрацию активного хлора в нем, что усложняет эксплуатацию установки.However, given that the water entering the first chamber to dilute the electrolyte plays the role of a water trap, gas bubbles entering it are problematic. The design of the installation to maintain the operation mode of each chamber requires a certain ratio of flows: water for dilution and electrolyte, the mass of electrolyte and the mass of the solution in the drain pipe, etc. All these factors affect the yield of sodium hypochlorite and the concentration of active chlorine in it, which complicates the operation of the installation.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является установка OSEC для производства гипохлорита натрия фирмы «WALLACE & TIERNAN».The closest technical solution to the proposed one is the OSEC installation for the production of sodium hypochlorite by WALLACE & TIERNAN.

Электролизная установка защищена патентом Великобритании №2068016А с приоритетом от 01 июля 1980 г (по дате поступления конвенционной заявки в патентное ведомство Англии), но само изобретение создано в США, защищено патентом США №4248690 с приоритетом 28 июня 1980 г., опубликовано 03 февраля 1981 г.The electrolysis plant is protected by UK patent No. 2068016A with a priority of July 1, 1980 (by the date of the convention patent application in England), but the invention itself was created in the USA, protected by US patent No. 4248690 with priority June 28, 1980, published February 03, 1981 g.

Электролизная установка включает четыре последовательно соединенных электролизера, состоящих из нескольких электродных ячеек (предположительно трех).The electrolysis installation includes four series-connected electrolysers consisting of several electrode cells (presumably three).

В первую ячейку вводят исходный раствор соли, а во вторую и третью камеру через патрубки вводят на разбавление воду в равном объеме, причем процесс электролиза в последнем электролизере заканчивают при десятикратном разбавлении исходного раствора соли, который содержит 26,4 вес.% хлорида натрия (примерно 300 г/л), т.е. разбавление водой в последнем электролизере составляет 1:10 (30 г/л хлорида натрия). Подача воды на разбавление концентрированного рассола поваренной соли и продуктов электролиза осуществляется через умягчитель воды. После растворения концентрированного рассола до исходной концентрации в сатураторе раствор через насос-дозатор рассола подается в первую электролитическую ячейку первого электролизера. Полученный гипохлорит натрия с выхода последнего (четвертого) электролизера поступает в резервуар для хранения его, который снабжен патрубком для выброса водорода с помощью воздуходувки в атмосферу и патрубком подачи гипохлорита натрия через насос-дозатор на обеззараживание воды.An initial salt solution is introduced into the first cell, and water in equal volumes is introduced into the second and third chambers through the nozzles, and the electrolysis process in the last cell is completed by ten-fold dilution of the initial salt solution, which contains 26.4 wt.% Sodium chloride (approximately 300 g / l), i.e. dilution with water in the last electrolyzer is 1:10 (30 g / l sodium chloride). Water is supplied to dilute the concentrated brine of sodium chloride and electrolysis products through a water softener. After the concentrated brine is dissolved to the initial concentration in the saturator, the solution is fed through the brine metering pump to the first electrolytic cell of the first electrolyzer. The obtained sodium hypochlorite from the outlet of the last (fourth) electrolyzer enters the storage tank, which is equipped with a pipe for the release of hydrogen by means of a blower into the atmosphere and a pipe for supplying sodium hypochlorite through a metering pump for disinfection of water.

Отвод водорода от каждого электролизера осуществляется отдельно и через коллектор водорода вводится в магистраль готового гипохлорита натрия.The removal of hydrogen from each cell is carried out separately and through the hydrogen collector is introduced into the finished sodium hypochlorite line.

Электропитание каждого электролизера осуществляется от выпрямителя. Работой установки управляет система автоматики.The power supply of each cell is carried out from the rectifier. The installation is controlled by an automation system.

Расход соли на 1 кг хлорного эквивалента составляет 3,0-3,9 кг в зависимости от разбавления водой, качества соли и температуры.Salt consumption per 1 kg of chlorine equivalent is 3.0-3.9 kg, depending on dilution with water, salt quality and temperature.

К недостаткам известного технического решения следует отнести:The disadvantages of the known technical solutions include:

- сложность обеспечения герметичности электролизеров из-за наличия в корпусе штуцеров для подвода воды на разбавление и отвода газообразных продуктов электролиза;- the difficulty of ensuring the tightness of electrolyzers due to the presence in the body of fittings for supplying water for dilution and removal of gaseous products of electrolysis;

- повышенный расход электроэнергии, т.к. по мере снижения концентрации электролита необходимо менять электрический режим или конструкцию электродного узла электролизеров, а это в данном изобретении не осуществляют.- increased energy consumption, because as the electrolyte concentration decreases, it is necessary to change the electric mode or the design of the electrode assembly of the electrolytic cells, and this is not carried out in this invention.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является устранение вышеуказанных недостатков, чтобы повысить надежность работы электролизеров и сохранить величину потенциала электролитических ячеек постоянным в течение всех стадий электролиза.The technical problem solved by the invention is the elimination of the above disadvantages in order to increase the reliability of the electrolytic cells and to keep the potential value of the electrolytic cells constant during all stages of electrolysis.

Технический результат достигается за счет того, что в известную электролизную установку для производства гипохлорита натрия, включающую несколько, не менее двух, проточных электролизеров, в корпусе которых размещены по несколько электролитических ячеек с электродным модулем, состоящим из монополярных, соединенных с источником электропитания, и биполярных пластинчатых электродов, установленных параллельно на определенном расстоянии друг от друга, узел подачи воды на разбавление поваренной соли, находящейся в емкости, и на разбавление продуктов электролиза в процессе его осуществления, емкость приготовления раствора поваренной соли соединена с насосом-дозатором подачи раствора поваренной соли в первый электролизер, выход которого соединен с входом второго электролизера, выход второго электролизера соединен с входом последующего электролизера, а выход последнего электролизера - с резервуаром для хранения полученного гипохлорита натрия, причем резервуар снабжен патрубком выброса водорода в атмосферу и патрубком для подачи гипохлорита натрия на обеззараживание воды, внесены изменения и дополнения, а именно:The technical result is achieved due to the fact that in the known electrolysis installation for the production of sodium hypochlorite, comprising several, at least two flow-through electrolyzers, in the housing of which are placed several electrolytic cells with an electrode module consisting of monopolar, connected to a power source, and bipolar plate electrodes mounted in parallel at a certain distance from each other, a water supply unit for diluting sodium chloride in the tank, and for dilution electrolysis products in the process of its implementation, the capacity for preparing a solution of sodium chloride is connected to a metering pump for supplying a solution of sodium chloride to the first cell, the output of which is connected to the input of the second cell, the output of the second cell is connected to the input of the subsequent cell, and the output of the last cell to the reservoir for storing the obtained sodium hypochlorite, and the tank is equipped with a pipe for the release of hydrogen into the atmosphere and a pipe for supplying sodium hypochlorite for disinfection during Changes and additions have been made, namely:

- узел подачи воды на разбавление дополнительно соединен с трубопроводом подачи исходного раствора поваренной соли в первый электролизер;- the water supply for dilution is additionally connected to the pipeline for supplying the initial solution of sodium chloride to the first electrolyzer;

- и с трубопроводом между выходом продуктов электролиза из первого электролизера и входом их во второй электролизер;- and with a pipeline between the outlet of the electrolysis products from the first electrolyzer and their entry into the second electrolyzer;

- количество монополярных и биполярных электродов во втором электролизере больше, чем в первом;- the number of monopolar and bipolar electrodes in the second cell is greater than in the first;

- расстояние между монополярными и биполярными электродами во втором электролизере соответственно меньше, чем в первом электролизере;- the distance between the monopolar and bipolar electrodes in the second cell is correspondingly smaller than in the first cell;

- конструкция электролизеров, входящих в установку, начиная со второго электролизера, аналогична.- the design of the electrolytic cells included in the installation, starting from the second electrolyzer, is similar.

Введение предварительного разбавления раствора поваренной соли до 100-120 г/л NaCl в трубопроводе исключает промежуточную емкость и позволяет оптимизировать электрический режим первого электролизера без дополнительного разбавления исходного раствора поваренной соли внутри первого электролизера.The introduction of preliminary dilution of sodium chloride solution to 100-120 g / l NaCl in the pipeline eliminates the intermediate capacity and allows you to optimize the electrical mode of the first electrolyzer without additional dilution of the initial sodium chloride solution inside the first electrolyzer.

Дополнительное разбавление электролита, содержащего продукты электролиза после первого электролизера, позволяет снизить концентрацию раствора до оптимальной (30-40 г/л), поэтому разбавление электролита после второго электролизера не требуется.Additional dilution of the electrolyte containing electrolysis products after the first electrolysis cell reduces the concentration of the solution to the optimum (30-40 g / l), therefore, dilution of the electrolyte after the second electrolysis cell is not required.

Повышение надежности работы электролизеров достигается исключением штуцеров для подвода воды и отвода газообразных продуктов электролиза, которые вместе с электролитом транзитом поступают в резервуар для хранения гипохлорита натрия.Improving the reliability of the electrolytic cells is achieved by eliminating the fittings for water supply and removal of gaseous products of electrolysis, which together with the electrolyte in transit enter the storage tank for sodium hypochlorite.

Обратно пропорциональная зависимость суммарной площади электродов и плотности тока первого и последующих электролизеров позволяет поддерживать постоянный потенциал на всех электролитических ячейках электролизеров и уменьшить расход электроэнергии, повысив КПД установки ~ на 15%.The inversely proportional dependence of the total area of the electrodes and the current density of the first and subsequent electrolyzers makes it possible to maintain a constant potential on all electrolytic cells of the electrolysis cells and reduce energy consumption, increasing the efficiency of the installation by ~ 15%.

Идентичность конструкции второго и последующих электролизеров облегчает их изготовление и замену, а также позволяет резервировать количество электролизеров в установке, т.к. на основании опытных данных было установлено, что наилучшие результаты по выходу активного хлора достигаются при 4-6 электролизеров.The identity of the design of the second and subsequent electrolyzers facilitates their manufacture and replacement, and also allows you to reserve the number of electrolyzers in the installation, because on the basis of experimental data, it was found that the best results in the yield of active chlorine are achieved with 4-6 electrolyzers.

На фиг.1 изображена технологическая схема обработки воды гипохлоритом натрия; на фиг.2 - проточный электролизер для получения гипохлорита натрия из раствора поваренной соли.Figure 1 shows a flow chart of the treatment of water with sodium hypochlorite; figure 2 - flowing electrolyzer to obtain sodium hypochlorite from a solution of sodium chloride.

На фиг.1 показан узел 1 подачи воды на разбавление концентрированного рассола поваренной соли, находящегося в емкости 2, фильтр 3, насос-дозатор 4, управляемые вентили 5, установленные на дополнительных трубопроводах 6 и 7, электролизеры 8, 9, причем все последующие электроды имеют обозначение 9, т.к. их конструкция одинакова. Электропитание электролизеров осуществляется от выпрямителя 10. Выход последнего электролизера соединен трубопроводом 11 с буферной емкостью 12 для хранения готового гипохлорита натрия. Буферная емкость снабжена патрубком 13 для выброса газообразных продуктов электролиза (водорода) и патрубком 14 для подачи гипохлорита натрия на обеззараживание воды.Figure 1 shows the node 1 of the water supply for diluting concentrated brine of salt located in the tank 2, filter 3, metering pump 4, controlled valves 5 installed on additional pipelines 6 and 7, electrolyzers 8, 9, and all subsequent electrodes have the designation 9, because their design is the same. The electrolytic cells are powered from the rectifier 10. The output of the last cell is connected by a pipe 11 to a buffer tank 12 for storing the finished sodium hypochlorite. The buffer tank is equipped with a pipe 13 for discharging gaseous products of electrolysis (hydrogen) and a pipe 14 for supplying sodium hypochlorite to disinfect water.

Из фиг.2 видно, что проточный электрод состоит из корпуса 15, имеющего патрубки 16, 17 для ввода исходного раствора поваренной соли и вывода продуктов электролиза соответственно. Внутри корпуса размещены электролитические ячейки 18 (на фиг.2 показано четыре, но может быть и больше), электродный модуль 19, образованный пластинчатыми, расположенными параллельно монополярными электродами 20 и биполярными 21, причем монополярные электроды соединены с соответствующим полюсом выпрямителя 10, образуя анод и катод. Между электродами находятся изоляционные прокладки 22, а электроды каждой электролитической ячейки крепятся стяжками 23.From figure 2 it can be seen that the flow electrode consists of a housing 15 having nozzles 16, 17 for introducing an initial solution of sodium chloride and outputting electrolysis products, respectively. Electrolytic cells 18 are placed inside the housing (four are shown in FIG. 2, but may be more), an electrode module 19 formed by plate-shaped, parallel-mounted monopolar electrodes 20 and bipolar electrodes 21, wherein the monopolar electrodes are connected to the corresponding pole of the rectifier 10, forming an anode and cathode. Between the electrodes are insulating gaskets 22, and the electrodes of each electrolytic cell are fastened with ties 23.

Работает установка следующим образом.The installation works as follows.

Вода из узла 1 подачи ее на растворение поваренной соли поступает в емкость 2, в которой находится концентрированный рассол поваренной соли. Раствор поваренной соли через фильтр 2 насосом дозатором 3 подается в магистраль подачи его в первый электролизер 1. В эту же магистраль от узла разбавления 1 посредством трубопровода 6 поступает вода на разбавление исходного раствора поваренной соли до 100-120 г/л. Расход воды регулируется вентилем 5 и контролируется расходомером (на фиг.1 не показан). В первом электролизере 8 и последующих электролизерах 9 происходит электролиз раствора поваренной соли или продуктов предыдущего электролиза. Все электролизеры являются проточными и состоят из корпуса 15, имеющего входной патрубок 16, через который поступает с заданной концентрацией раствор поваренной соли, а в электролизерах 9 продукты предыдущего электролиза. В корпусе 15 размещены четыре электролитические ячейки 18 и электродный узел 19, включающий монополярные 20 и биполярные 21 пластинчатые электроды, расположенные параллельно на определенном расстоянии.Water from the unit 1 of its supply to the dissolution of table salt enters the tank 2, in which there is a concentrated brine of table salt. Salt solution through a filter 2 is pumped by a metering pump 3 to the supply line to the first electrolyzer 1. Water is supplied to dilution unit 1 via line 6 to the same line to dilute the initial sodium chloride solution to 100-120 g / l. The water flow is regulated by valve 5 and is controlled by a flow meter (not shown in Fig. 1). In the first electrolytic cell 8 and subsequent electrolytic cells 9, electrolysis of a solution of sodium chloride or products of the previous electrolysis takes place. All electrolytic cells are flowing and consist of a housing 15 having an inlet pipe 16 through which sodium chloride solution is supplied with a given concentration, and in the electrolytic cells 9 are products of the previous electrolysis. Four electrolytic cells 18 and an electrode assembly 19, including monopolar 20 and bipolar 21 plate electrodes located in parallel at a certain distance, are placed in the housing 15.

Монополярные 20 электроды соединены с выпрямителем 10, образуя анод (+) и катод (-). На биполярных 21 электродах, за счет протекания электролита между ними, также образуются аноды и катоды. При пропускании электрического тока через растворы электролитов протекают окислительно-восстановительные реакции.Monopolar 20 electrodes are connected to the rectifier 10, forming an anode (+) and a cathode (-). On the bipolar 21 electrodes, due to the flow of electrolyte between them, anodes and cathodes are also formed. When electric current is passed through electrolyte solutions, redox reactions occur.

В данном случае, когда в качестве электролита используется раствор поваренной соли, сущность процесса заключается в следующем.In this case, when sodium chloride solution is used as the electrolyte, the essence of the process is as follows.

На аноде идет разряд ионов хлора (процесс окисления): 2Cl-=Cl2+2е-.At the anode there is a discharge of chlorine ions (oxidation process): 2Cl- = Cl 2 + 2-.

Выделяющийся хлор растворяется в электролите (NaCl) c образованием хлорноватистой и соляной кислот: Cl22O=HClO+HCl.The released chlorine dissolves in the electrolyte (NaCl) with the formation of hypochlorous and hydrochloric acids: Cl 2 + H 2 O = HClO + HCl.

На катоде происходит разряд молекул воды (процесс восстановления): Н2O+е-=ОН-+Н+.At the cathode, a discharge of water molecules occurs (reduction process): H 2 O + e- = OH- + H +.

Атомы водорода после рекомбинации выделяются из раствора в виде газа, оставшиеся же в растворе ионы ОН- образуют возле катода с ионами Na+ щелочь.After recombination, hydrogen atoms are released from the solution in the form of a gas, while OH– ions remaining in the solution form alkali near the cathode with Na + ions.

Вследствие перемешивания анолита с католитом происходит взаимодействие хлорноватистой кислоты со щелочью с образованием гипохлорита натрия: HClO+NaOH=NaClO+Н2O.Due to the mixing of the anolyte with catholyte, hypochlorous acid reacts with alkali to form sodium hypochlorite: HClO + NaOH = NaClO + H 2 O.

Если все количество щелочи, образующееся на катоде, будет поступать к аноду, то процесс электролиза протекает только с образованием раствора гипохлорита натрия.If the entire amount of alkali formed at the cathode will flow to the anode, then the electrolysis process proceeds only with the formation of a solution of sodium hypochlorite.

Получающийся гипохлорит натрия в значительной степени диссоциирует с образованием ионов ClO-, которые способны к дальнейшему анодному окислению с образованием хлорат-иона ClO3-:The resulting sodium hypochlorite substantially dissociates with the formation of ClO- ions, which are capable of further anodic oxidation with the formation of the chlorate ion ClO 3 -:

6ClO-+6OН- -6е-=6Н2O+4Cl-+2ClO3-+1,5O2.6ClO- + 6OH- -6- = 6Н 2 O + 4Cl- + 2ClO 3 - + 1,5O 2 .

Концентрация ионов ClO- существенно влияет на дальнейший ход электролиза. Ионы ClO- разряжаются при значительно меньших потенциалах анода, чем ионы Cl-, поэтому уже при незначительных концентрациях гипохлорита натрия на аноде начинается совместный разряд ионов Cl- и ClO-.The concentration of ClO- ions significantly affects the further course of electrolysis. ClO– ions are discharged at much lower anode potentials than Cl– ions; therefore, even at low concentrations of sodium hypochlorite at the anode, a joint discharge of Cl– and ClO– ions begins.

Получаемый раствор гипохлорита натрия достаточно стоек и может длительное время храниться без значительного разложения при соблюдении определенных условий.The resulting sodium hypochlorite solution is sufficiently stable and can be stored for a long time without significant decomposition under certain conditions.

Полученные в первом электролизере 8 продукты электролиза через выходной патрубок 17 поступает в трубопровод 7, соединенный с узлом разбавления 1. В нем продукты предыдущего электролиза разбавляются примерно в три раза, так что концентрация хлоридов в них находится на уровне 30 г/л и поступает во второй электролизер 9, а из него продукты реакции поступают в третий электролизер и т.д.Obtained in the first electrolyzer 8, the electrolysis products through the outlet pipe 17 enters the pipeline 7 connected to the dilution unit 1. In it, the products of the previous electrolysis are diluted about three times, so that the concentration of chlorides in them is at a level of 30 g / l and enters the second the cell 9, and from it the reaction products enter the third cell, etc.

Соответственно, плотность тока в первом электролизере 8 может поддерживаться в диапазоне 500-900 А/м2, а в последующих электролизерах 9, примерно, в два раза меньше, т.е. 300-500 А/м2. Достигается это изменением количества монополярных и биполярных электродов таким образом, что суммарная площадь электродов пропорциональна плотности тока в них, т.е.

Figure 00000001
Accordingly, the current density in the first electrolytic cell 8 can be maintained in the range of 500-900 A / m 2 , and in subsequent electrolytic cells 9, approximately two times less, i.e. 300-500 A / m 2 . This is achieved by changing the number of monopolar and bipolar electrodes in such a way that the total area of the electrodes is proportional to the current density in them, i.e.
Figure 00000001

Гипохлорит натрия вместе с газообразными продуктами по магистрали 11 поступают в буферную емкость 12 для хранения гипохлорита натрия. С помощью воздуходувки (на фиг.1 не показана) через патрубок 13 водород отделяется от гипохлорита натрия и выбрасывается в атмосферу.Sodium hypochlorite together with gaseous products through line 11 enter the buffer tank 12 for storing sodium hypochlorite. Using a blower (not shown in FIG. 1), hydrogen is separated from the sodium hypochlorite through a nozzle 13 and released into the atmosphere.

Гипохлорит натрия через патрубок 14 направляют на обеззараживание воды.Sodium hypochlorite through the pipe 14 is sent to disinfect water.

Преимущества предлагаемого изобретения заключаются:The advantages of the invention are:

- в повышении надежности работы электролизеров за счет исключения их разгерметизации;- to increase the reliability of the cells due to the exclusion of their depressurization;

- сохраняется постоянство напряжения на всех электролитических ячейках электролизерного узла;- the voltage remains constant on all electrolytic cells of the electrolytic cell;

- оптимизация электрического режима;- optimization of electric mode;

- повышение извлечения хлоридов их исходного раствора поваренной соли.- increase the extraction of chlorides of their initial solution of sodium chloride.

В настоящее время изготавливаются отдельные элементы электролизной установки и в конце этого или начале следующего года она будет сдана в эксплуатацию.At present, individual elements of the electrolysis plant are being manufactured and at the end of this or the beginning of next year it will be commissioned.

Claims (1)

Электролизная установка для производства гипохлорита натрия, включающая не менее двух проточных электролизеров, в корпусе которых размещены по несколько электролитических ячеек, электродный модуль, состоящий из монополярных, соединенных с источником электропитания, и биполярных пластинчатых электродов, установленных параллельно на определенном расстоянии друг от друга, узел подачи воды на разбавление поваренной соли, находящейся в емкости приготовления раствора поваренной соли, которая соединена с насосом-дозатором подачи раствора поваренной соли в первый электролизер, выход которого соединен с входом второго электролизера, выход второго электролизера соединен с входом последующего электролизера, а выход последнего электролизера соединен с резервуаром для хранения полученного гипохлорита натрия, который снабжен патрубком выброса водорода в атмосферу и патрубком для подачи гипохлорита натрия на обеззараживание воды, отличающаяся тем, что узел подачи воды на разбавление дополнительно соединен с трубопроводом подачи исходного раствора поваренной соли в первый электролизер и с трубопроводом, установленным между выходом продуктов электролиза из первого электролизера и входом их во второй электролизер, причем количество монополярных и биполярных электродов во втором электролизере больше, чем в первом, а расстояние между электродами соответственно меньше. An electrolysis installation for the production of sodium hypochlorite, including at least two flow-through electrolyzers, in the housing of which several electrolytic cells are placed, an electrode module consisting of monopolar connected to a power source and bipolar plate electrodes mounted in parallel at a certain distance from each other, node water supply for the dilution of sodium chloride, which is in the container for preparing a solution of sodium chloride, which is connected to a metering pump solution salt in the first cell, the output of which is connected to the input of the second cell, the output of the second cell is connected to the input of the subsequent cell, and the output of the last cell is connected to the storage tank for the obtained sodium hypochlorite, which is equipped with a pipe for the release of hydrogen into the atmosphere and a pipe for supplying sodium hypochlorite to disinfection of water, characterized in that the site of supplying water for dilution is additionally connected to the pipe supplying the initial solution of sodium chloride in the first an electrolyzer and with a pipe installed between the outlet of the electrolysis products from the first electrolyzer and their entry into the second electrolyzer, the number of monopolar and bipolar electrodes in the second electrolyzer is greater than in the first one, and the distance between the electrodes is correspondingly smaller.
RU2006140551/15A 2006-11-16 2006-11-16 Electrolytic installation for obtaining sodium hypochlorite RU2349682C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006140551/15A RU2349682C2 (en) 2006-11-16 2006-11-16 Electrolytic installation for obtaining sodium hypochlorite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006140551/15A RU2349682C2 (en) 2006-11-16 2006-11-16 Electrolytic installation for obtaining sodium hypochlorite

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006140551A RU2006140551A (en) 2008-05-27
RU2349682C2 true RU2349682C2 (en) 2009-03-20

Family

ID=39586107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006140551/15A RU2349682C2 (en) 2006-11-16 2006-11-16 Electrolytic installation for obtaining sodium hypochlorite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2349682C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2475569C2 (en) * 2011-05-13 2013-02-20 Герман Евсеевич Иткин Method of conducting electrolysis and apparatus for realising said method
RU2511363C2 (en) * 2011-12-15 2014-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Имущественный комплекс" Water decontamination station and control and separation device to be incorporated therewith

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4248690A (en) * 1980-01-28 1981-02-03 Pennwalt Corporation Apparatus for production of sodium hypochlorite
SU1528814A1 (en) * 1987-11-23 1989-12-15 Предприятие П/Я А-1080 Electrolyzer for producing hypochlorite
RU2100483C1 (en) * 1996-02-19 1997-12-27 Акционерное общество закрытого типа Научно-производственное объединение "Юпитер" Process of water treatment with sodium hypochlorite and flow electrolyzer to produce sodium hypochlorite
WO2003023089A1 (en) * 2001-09-07 2003-03-20 Severn Trent Services-Water Purification Solutions, Inc. Method and system for generating hypochlorite

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4248690A (en) * 1980-01-28 1981-02-03 Pennwalt Corporation Apparatus for production of sodium hypochlorite
GB2068016A (en) * 1980-01-28 1981-08-05 Pennwalt Corp Electrolytic production of sodium hypochlorite
SU1528814A1 (en) * 1987-11-23 1989-12-15 Предприятие П/Я А-1080 Electrolyzer for producing hypochlorite
RU2100483C1 (en) * 1996-02-19 1997-12-27 Акционерное общество закрытого типа Научно-производственное объединение "Юпитер" Process of water treatment with sodium hypochlorite and flow electrolyzer to produce sodium hypochlorite
WO2003023089A1 (en) * 2001-09-07 2003-03-20 Severn Trent Services-Water Purification Solutions, Inc. Method and system for generating hypochlorite

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Большая Советская Энциклопедия. - 3-е изд. - М.: Советская энциклопедия, 1975, Т.20, с.50, 3 кол. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2475569C2 (en) * 2011-05-13 2013-02-20 Герман Евсеевич Иткин Method of conducting electrolysis and apparatus for realising said method
RU2511363C2 (en) * 2011-12-15 2014-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Имущественный комплекс" Water decontamination station and control and separation device to be incorporated therewith

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006140551A (en) 2008-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101079470B1 (en) Sodium hypochlorite generator
KR101361651B1 (en) A device using electrolyzer with a bipolar membrane and the method of producing hypochlorite solution and hydrogen gas thereby
US9108844B2 (en) Method for producing hydrogen chloride or an aqueous solution thereof using untreated salt water, thus produced product, use of the product and electrodialysis system
JPH09512861A (en) Electrolytic cell producing mixed oxidant gas
JPS6323273B2 (en)
KR101427563B1 (en) Seawater electrolytic apparatus
KR101371616B1 (en) Naocl dilution structure of generation-system for antiseptic solution including chlorine
JP5907501B2 (en) Method for producing hypochlorite
KR20120002074A (en) High concentration sodium hypochlorite aqueous solution manufacturing device
KR102074331B1 (en) On-site production Chlorine generation device producing High-concentrated Sodium Hypochlorite Using the seawater
KR101313698B1 (en) Generation-system for antiseptic solution including chlorine
KR20210015536A (en) Cooling pipe of titanium material equipped in electrolyzer of the Sodium Hypochlorite generation device of undivided type
KR100634889B1 (en) Sodium hypochlorite generator
RU2349682C2 (en) Electrolytic installation for obtaining sodium hypochlorite
JP7054554B2 (en) Device for obtaining electrolytic products from alkali metal chloride solutions
CN110042417A (en) A kind of method and device of electrolytic seawater production javelle water
RU2459768C1 (en) Water sterilisation station
KR20150036485A (en) Electrochemical generation of chlorinated urea derivatives
RU2361016C1 (en) Method of copper fungicide receiving
JP2007007502A (en) Low salt electrolyzed water manufacturing method and manufacturing apparatus
US20140318981A1 (en) Method, apparatus, and system for electro-chemical activation of water
KR101367779B1 (en) Nacl supply structure of generation-system for antiseptic solution including chlorine
JP4685830B2 (en) Electrolyzed water production apparatus, electrolyzed water production method, and electrolyzed water
RU70896U1 (en) ELECTROLYZER
RU2119555C1 (en) Electrochemical set

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 8-2009 FOR TAG: (72)