RU66325U1 - Установка концентрирования щелочного электролита - Google Patents
Установка концентрирования щелочного электролита Download PDFInfo
- Publication number
- RU66325U1 RU66325U1 RU2007112657/22U RU2007112657U RU66325U1 RU 66325 U1 RU66325 U1 RU 66325U1 RU 2007112657/22 U RU2007112657/22 U RU 2007112657/22U RU 2007112657 U RU2007112657 U RU 2007112657U RU 66325 U1 RU66325 U1 RU 66325U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alkali
- concentration
- installation
- tank
- electrodialyzers
- Prior art date
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
Установка предназначена для электродиализного концентрирования разбавленного щелочного аккумуляторного электролита и может быть использована в других отраслях химической промышленности для концентрирования растворов гидроокисей щелочных металлов. Установка содержит соединенные трубопроводами бак для исходной разбавленной щелочи, снабженный датчиком нижнего уровня и байпасным устройством, электрохимический концентратор, бак для сбора концентрированной щелочи, снабженный датчиком нижнего уровня. Дополнительно установка оборудована промежуточным баком, снабженным байпасным устройством, датчиками верхнего и нижнего уровня. Электрохимический концентратор состоит из двух электродиализаторов первой и второй ступеней концентрирования, снабженных тепловыми счетчиками и счетчиками-расходомерами. Каждая ступень концентрирования имеет химический насос. На входе в электродиализаторы установлены теплообменные устройства. Наличие дополнительного промежуточного бака и насоса на второй ступени концентрирования позволяет осуществлять технологические процессы на каждой ступени автономно, что наиболее полно удовлетворяет требованиям производства. Оснащение установки дополнительным оборудованием и средствами автоматического контроля и управления технологическими процессами значительно упрощает обслуживание установки и снижает эксплуатационные затраты.
Description
Полезная модель относится к устройствам, предназначенным для электродиализного концентрирования разбавленного щелочного аккумуляторного электролита. Кроме того, полезная модель может быть использована в других отраслях химической промышленности для концентрирования растворов гидроокисей щелочных металлов.
При ионообменной регенерации щелочного аккумуляторного электролита исходная щелочь разбавляется в 8÷10 раз. Актуальной производственной проблемой последующего использования разбавленной, очищенной от карбонат-ионов щелочи является ее концентрирование с содержанием щелочи в концентрате 200÷220 г/л.
Известны различные конструкции выпарного типа для концентрирования растворов путем испарения (Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1971.). Недостатком известных установок являются значительные удельные энергозатраты и сложность конструкции.
Известна установка для получения тампонажных рассолов из природных минерализованных вод, состоящая из дегазатора, аэратора, фильтра обезжелезивания воды, электродиализатора, накопителей рассола и опресненной воды, выпарного аппарата, насоса (Патент RU №2157347). В установке реализуется одноступенчатое электродиализное концентрирование минерализованных вод с предварительным их обезжелезиванием и последующим упариванием полученного концентрата. К недостаткам установки следует отнести отсутствие оснащения средствами автоматического управления и контроля.
Известна установка концентрирования щелочного аккумуляторного электролита, содержащая бак для исходной разбавленной щелочи, двухступенчатый электрохимический концентратор, состоящий из двух последовательно соединенных электродиализаторов первой и второй ступеней концентрирования, бак для сбора концентрированной щелочи (Патент RU №2173920). В установке предложена непрерывная одновременная работа электродиализаторов первой и второй ступеней концентрирования, что в реальных производственных условиях не всегда осуществимо. Недостатком установки является необходимость одновременного запуска электродиализаторов первой и второй ступеней концентрирования щелочи, отсутствие
требуемых средств автоматического контроля и управления технологическими операциями и, как следствие, сложность ее эксплуатации. Данная установка выбрана за прототип.
Таким образом, задачей полезной модели является разработка более надежной в эксплуатации, простой в обслуживании, полуавтоматизированной установки концентрирования щелочного электролита.
Технический результат, достигаемый в полезной модели, заключается в оснащении установки дополнительным оборудованием и средствами автоматического контроля и управления технологическими процессами, что значительно упрощает обслуживание установки и снижает эксплуатационные затраты.
Предлагаемая установка концентрирования щелочного электролита содержит, как и прототип, соединенные трубопроводами бак для исходной разбавленной щелочи, химический насос, электрохимический концентратор, состоящий из двух электродиализаторов первой и второй ступеней концентрирования и бак для сбора концентрированной щелочи.
В отличие от прототипа, установка дополнительно снабжена промежуточным баком, химическим насосом второй ступени концентрирования, расположенным после промежуточного бака и двумя теплообменными устройствами, установленными на входе в электродиализаторы каждой ступени концентрирования для снижения температуры щелочи.
Для регулирования потоков щелочи через электродиализаторы первой и второй ступеней баки для исходной разбавленной щелочи и промежуточный снабжены байпасными устройствами, а трубопроводы на входе и выходе электродиализаторов снабжены счетчиками-расходомерами для контроля расхода щелочи на каждой ступени концентрирования.
Кроме того, датчиками нижнего уровня оснащены баки для исходной разбавленной щелочи и промежуточный, датчиками верхнего уровня оснащены баки для сбора концентрированной щелочи и промежуточный, что позволяет регистрировать моменты наполнения или опорожнения этих баков с последующим отключением химических насосов и электропитания электродиализаторов обеих ступеней концентрирования щелочи.
С целью предотвращения выхода ионообменных мембран из строя при перегреве электродиализаторов последние снабжены тепловыми датчиками для отключения электропитания установки при достижении критического значения температуры щелочи в электродиализаторах.
На фиг.1 изображена схема установки концентрирования щелочного электролита.
Установка состоит из:
- бака для исходной разбавленной щелочи 1, снабженного байпасным устройством 2 и датчиком нижнего уровня 3, и соединенного через химический насос 4, теплообменник 5 и счетчик-расходомер 6 с электродиализатором 7 первой ступени концентрирования, снабженным тепловым датчиком 8 и счетчиком-расходомером 9, расположенным на выходном трубопроводе из камер концентрирования электродиализатора 7;
- бака промежуточного 10, снабженного байпасным устройством 11 и датчиками верхнего 12 и нижнего 13 уровня, и соединенного через химический насос 14, теплообменник 15 и счетчик-расходомер 16 с электродиализатором 17 второй ступени концентрирования, снабженным тепловым датчиком 18 и счетчиком-расходомером 19, расположенным на выходном трубопроводе из камер концентрирования электродиализатора 17;
- бака для сбора концентрированной щелочи 20, снабженного датчиком нижнего уровня 21;
Электропитание электродиализаторов 7 и 17 осуществляется источниками постоянного тока 22 и 23 соответственно.
Функциональное назначение и порядок работы технических элементов установки при реализации основных технологических операций рассмотрены ниже.
1. Первая ступень концентрирования щелочи.
Разбавленная, очищенная от карбонат-ионов, щелочь поступает в бак для исходной разбавленной щелочи 1, откуда насосом 4 через теплообменное устройство 5, служащее для понижения температуры щелочи, подается на электродиализатор 7 первой ступени концентрирования. Расход щелочи на входе в электродиализатор 7 первой ступени концентрирования регулируется байпасным устройством 2 и регистрируется счетчиком-расходомером 6. Разделение потоков деминерализованного и концентрированного растворов на выходе из электродиализатора 7 первой ступени концентрирования регистрируется счетчиком-расходомером 9. Среднеконцентрированная щелочь поступает в промежуточный бак 10, а высокоразбавленная щелочь подается на установку регенерации для разведения концентрированной карбонизированной щелочи с последующей ее очисткой от карбонат-ионов. При опорожнении бака для исходной разбавленной щелочи 1 срабатывает датчик нижнего уровня 3, отключая насос 4 и источник электропитания 22. С увеличением температуры раствора щелочи выше предельно допустимой срабатывает тепловой датчик 8 электродиализатора 7 первой
ступени концентрирования, отключая источник электропитания 22. В случае переполнения промежуточного бака 10 срабатывает датчик верхнего уровня 12, отключая насос 4 и источник электропитания 22. При отключении насоса 4 и источника электропитания 22 срабатывает световая и звуковая сигнализация.
2. Вторая ступень концентрирования щелочи.
Среднеконцентрированная щелочь из промежуточного бака 10 насосом 14 через теплообменное устройство 15, служащее для понижения температуры щелочи, подается на электродиализатор 17 второй ступени концентрирования. Расход щелочи при этом регулируется байпасным устройством 11 и регистрируется счетчиком-расходомером 16. Разделение потоков деминерализованного и концентрированного растворов на выходе из электродиализатора 17 регистрируется счетчиком-расходомером 19. Концентрат поступает в бак для сбора концентрированной щелочи 20, а разбавленная щелочь возвращается в бак для исходной разбавленной щелочи 1 на первую ступень концентрирования. При опорожнении промежуточного бака 10 срабатывает датчик нижнего уровня 13, отключая насос 14 и источник электропитания 23. В случае переполнения бака для сбора концентрированной щелочи 20 срабатывает датчик верхнего уровня 21, отключая насос 14 и источник электропитания 23. Увеличение температуры раствора щелочи выше предельно допустимой приводит к срабатыванию теплового датчика 18 электродиализатора 17 и, следовательно, к отключению источника электропитания 23.
В качестве примера рассмотрим результаты производственных испытаний промышленной установки концентрирования щелочного аккумуляторного электролита, проведенных в вагонном депо "Иркутск-Пассажирский" ВСЖД.
1. Наличие дополнительного промежуточного бака 10 для среднеконцентрированной щелочи и насоса 14 на второй ступени концентрирования щелочного электролита позволяет осуществлять технологические процессы на каждой ступени автономно, что наиболее полно удовлетворяет требованиям производственной практики.
2. При подаче электрического напряжения на электродиализаторы 7 и 17 происходит выделение джоулева тепла и, как следствие, повышение температуры концентрируемой щелочи. Поскольку при температуре 45÷50°С ионообменные мембраны могут выйти из строя, то температура щелочи на выходе из электродиализаторов 7 и 17 не должна превышать установленного предельного значения. Эффективным способом решения такой проблемы является снижение температуры щелочи на входе в электродиализаторы 7 и 17. Технически такое требование реализовано
в полезной модели в виде теплообменных устройств 5 и 15, обеспечивающих продолжительное качественное проведение процессов концентрирования щелочного электролита.
Эффективность применения теплообменных устройств подтверждается данными таблицы 1.
| Таблица 1. | |||||
| Ступень концентрирования | Температура исходного раствора щелочи, °С | Плотность тока, А/м2 | Время работы до срабатывания теплового датчика, мин | Объем прошедшей через электродиализатор щелочи, л | |
| Неохлажденная щелочь | Первая (электродиализатор 7) | 22 | 140 | 84 | 420 |
| Вторая (электродиализатор 17) | 28 | 210 | 114 | 95 | |
| Охлажденная в теплообменниках 5 и 15 щелочь | Первая (электродиализатор 7) | 11 | 140 | 252 | 1260 (полный бак 1) |
| Первая (электродиализатор 17) | 13 | 210 | 264 | 260 (полный бак 10) | |
3. Во избежание ошибок, связанных с нарушением правил эксплуатации либо отказе в работе теплообменников, а также для выбора оптимальных электрических параметров электродиализаторы 7 и 17 снабжены тепловыми датчиками 8 и 18, обеспечивающих своевременное отключение источников электропитания 22 и 23 при достижении предельно допустимой температуры щелочи в электродиализных аппаратах.
Эффективность контроля за тепловым режимом работы электродиализаторов 7 и 17 иллюстрирована таблицами 2 и 3 соответственно.
| Таблица 2. | |||||
| № п/п | Концентрация исходной разбавленной щелочи, г/л | Содержание щелочи в среднеконцентрированном электролите (промежуточный бак 10), г/л | Плотность тока, А/м2 | Примечание | |
| 1 | 31,6 | 96,4 | 100 | ||
| 2 | 30,8 | 108,5 | 120 | ||
| 3 | 30,1 | 116,8 | 140 | ||
| 4 | 32,4 | 124,3 | 140 | ||
| 5 | 31,4 | 129 | 150 | Разогрев электродиализатора 7, срабатывание теплового датчика 8 через 35 мин | |
| Таблица 3. | |||||
| № п/п | Содержание щелочи в среднеконцентрированном электролите, г/л | Содержание щелочи в рассоле (бак для сбора концентрированной щелочи 20), г/л | Плотность тока, А/м2 | Примечание | |
| 1 | 96,4 | 168 | 180 | ||
| 2 | 108,5 | 200 | 200 | ||
| 3 | 116,8 | 210 | 210 | ||
| 4 | 124,3 | 210 | 210 | ||
| 5 | 129 | 220 | 220 | Разогрев электродиализатора 17, срабатывание теплового датчика 18 через 52 мин | |
При заданной производительности и конструкции электродиализаторов оптимальные значения плотности электрического тока на первой (таблица 2) и второй (таблица 3) ступенях концентрирования составляют 135÷140 А/м2 и 205÷210 А/м2 соответственно.
4. Для регулирования как входящих в электродиализаторы 7 и 17, так и выходящих из них потоков щелочи установка снабжена байпасными устройствами 2 и 11, а также счетчиками-расходомерами 6, 9, 16 и 19. Применение на практике указанных устройств показало возможность поддержания точного и стабильного распределения потоков щелочи в соответствии с заданными технологическими режимами концентрирования.
5. С целью предотвращения "сухого хода" насосов 4 и 14 бак для исходной разбавленной щелочи 1 и промежуточный 10 снабжены датчиками нижнего уровня 3 и 13 соответственно. Во избежание перелива щелочи из баков промежуточного 10 и для сбора концентрированной щелочи 20 они оснащены датчиками верхнего уровня 12 и 21 соответственно. В процессе производственной эксплуатации установки концентрирования щелочного аккумуляторного электролита продемонстрирована безотказная работа датчиков верхнего и нижнего уровней, срабатывание которых приводило к автоматическому отключению насосов 4 и 14, а также источников электропитания 22 и 23.
Автоматическое отключение насосов и источников электропитания электродиализаторов установки сопровождается звуковой и световой сигнализацией.
Предлагаемая полезная модель является эффективной установкой концентрирования щелочного электролита.
Claims (4)
1. Установка концентрирования щелочного электролита, содержащая соединенные трубопроводами бак для исходной разбавленной щелочи, химический насос, электрохимический концентратор, состоящий из двух электродиализаторов первой и второй ступеней концентрирования, и бак сбора концентрированной щелочи, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена промежуточным баком, химическим насосом второй ступени концентрирования, расположенным после промежуточного бака, и двумя теплообменными устройствами, установленными на входе в электродиализаторы каждой ступени концетрирования.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что баки для исходной разбавленной щелочи и промежуточный снабжены байпасными устройствами, а трубопроводы на входе и выходе из электродиализаторов оборудованы счетчиками-расходомерами.
3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что баки для исходной разбавленной щелочи и промежуточный оснащены датчиками нижнего уровня, а баки для концентрированной щелочи и промежуточный оснащены датчиками верхнего уровня.
4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что электродиализаторы оснащены тепловыми датчиками.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007112657/22U RU66325U1 (ru) | 2007-04-04 | 2007-04-04 | Установка концентрирования щелочного электролита |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007112657/22U RU66325U1 (ru) | 2007-04-04 | 2007-04-04 | Установка концентрирования щелочного электролита |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU66325U1 true RU66325U1 (ru) | 2007-09-10 |
Family
ID=38598649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007112657/22U RU66325U1 (ru) | 2007-04-04 | 2007-04-04 | Установка концентрирования щелочного электролита |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU66325U1 (ru) |
-
2007
- 2007-04-04 RU RU2007112657/22U patent/RU66325U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8323491B2 (en) | Combination of a desalination plant and a salinity gradient power reverse electrodialysis plant and use thereof | |
| DK3120907T3 (en) | SYSTEM FOR TRANSFORMATION OF DUST FROM THE ATMOSPHERE | |
| WO2021129566A1 (zh) | 电解水生产高纯氢气和/或氧气的装置和方法 | |
| WO2011050473A1 (en) | Method and system for desalinating saltwater while generating electricity | |
| CN107975961B (zh) | 利用烟气余热与太阳能的空调制冷与海水淡化循环系统 | |
| CN104402079A (zh) | 工业余热型低温多效海水淡化系统及其海水淡化方法 | |
| JP2014014743A (ja) | 塩排水の処理方法及びその処理装置 | |
| CN108793299A (zh) | 一种轻小型太阳能海水淡化装置及方法 | |
| WO2014007032A1 (ja) | 塩排水の処理方法及び装置 | |
| CN109928561A (zh) | 一种由太阳能电池供能的海水淡化除菌系统 | |
| JP2008135271A (ja) | 燃料電池装置 | |
| CN105948357B (zh) | 一种低成本多次循环换热工业水零排放处理系统 | |
| RU66325U1 (ru) | Установка концентрирования щелочного электролита | |
| CN111439814A (zh) | 一种基于非软化及定向驱动电渗析技术的脱硫废水浓缩减量处理系统及方法 | |
| CN207608448U (zh) | 利用电站热能生产生活用水的海水淡化系统 | |
| CN110526318A (zh) | 一种烟气消白耦合海水淡化的能量综合利用方法及系统 | |
| KR101895462B1 (ko) | 태양광 및 폐열을 이용한 해수 담수화장치, 담수 및 천일염 제조장치 | |
| CN210367047U (zh) | 一种多级闪蒸蒸馏脱硫废水处理装置 | |
| CN204824476U (zh) | 一种高盐废水中盐的分离及回收装置 | |
| DE10152702A1 (de) | Verfahren und Anordnung zur solarthermischen Wasserentsalzung | |
| CN107720862A (zh) | 一种紧凑型蒸馏法海水淡化装置 | |
| CN207451835U (zh) | Mvr蒸发器的冷凝水资源化处理装置及水资源回收利用系统 | |
| CN207435084U (zh) | 一种紧凑型蒸馏法海水淡化装置 | |
| CN206858222U (zh) | 一种多级nace管式膜浓缩重金属废水的试验装置 | |
| CN218841778U (zh) | 一种利用蒸汽冷凝水的纯水站供水系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20110405 |