ОЗОНАТОРНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1997 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к области химической промышленности при обработке промышленных или бытовых сточных вод и может быть использовано для получения озона. Существует ряд устройств для обработки загрязненной жидкости.

Известна высокочастотная озонаторная установка, содержащая источник питания, подключенный к озонатору с воздушным охлаждением, систему подготовки воздуха. В ней нагнетающее устройство для подачи воздуха выполнено в виде мембранного компрессора, соединяющего озонатор с входом системы подготовки (Авт. св. N 1504215, кл. C 01 B 13/10 1987).

Недостатком данной установки является низкая концентрация озона в озоно-воздушной смеси, низкий коэффициент полезного действия (КПД) озонаторной установки в целом, повышенные энергетические затраты на выработку 1 кг озона, загрязнение электродов окислами азота, повышенная трудоемкость, необходимость частой смены и утилизации фильтрующих элементов компрессора.

Целью изобретения является создание озонаторной установки лишенной указанных недостатков за счет усовершенствования нагнетающего агрегата и устранения загрязнения электродов окислами азота при меньшей трудоемкости.

Указанная цель достигается тем, что нагнетающее устройство выполнено в виде кислородного агрегата, соединенного магистралями через ресиверы, теплообменник-газификатор с озонатором. Выходная полость озонатора соединена трубопроводом через смесительное устройство с сепаратором и при этом выходная полость смесительного устройства соединена с источником очищаемой жидкости.

Для возврата отработанного кислорода на повторное использование газовая полость сепаратора соединена магистралью через осушающее устройство с озонатором. Для обеспечения наддува ресиверов осушающее устройство соединено с магистралями с полостями ресиверов. Для обеспечения заданного давления на входе в смесительное устройство полость очищаемой жидкости соединена со смесительным устройством через теплообменник-газификатор. Для охлаждения озонатора, охлаждаемая жидкость соединена с нагнетающим и осушающим устройствами через смеситель.

Совокупность существенных признаков предложенной озонаторной установки проявляет иные свойства в сравнении с известными решениями, заключающиеся в том, что использование кислородного агрегата и возврата кислорода из сепаратора в озонатор позволяет повысить концентрацию озона, КПД установки в целом, а также снизить энергозатраты на выработку 1 кг озона, исключить загрязнение электродов окислами азота, снизить трудоемкость, повысить надежность и ликвидировать катушку-сопротивление.

Таким образом предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательный уровень".

На фиг. 1 показана озонаторная установка; на фиг. 2 элемент схемы без водяного охлаждения озонатора.

1 кислородный агрегат,
2-3 обратные клапан,
4-5 ресиверы,
6 теплообменник-газификатор,
7 редуктор,
8 озонатор,
9 катушка-сопротивление,
10 вентиль,
11 смесительное устройство,
12 трубопровод,
13 сепаратор,
14 адсорберы осушающего устройства,
15,16,17,18,19,22,23,24 клапана,
20 трубопровод,
21 ресивер,
25 сбросной клапан,
26 источник очищаемой жидкости,
27 трубопровод,
28 смеситель.

Кислородный агрегат 1 (например Стирлинг-ожижитель с ректификационной колонной, кислородный баллон ит.д) соединен через обратные клапана 2 и 3 с ресиверами 4 и 5 и теплообменником-газификатором 6 и далее, через редуктор 7 с озонатором 8, а через вентиль 10 со смесительным устройством 11 и через трубопровод 12 с сепаратором 13. Жидкостная полость сепаратора 13 соединена с потребителем, а газовая через клапана 15 и 16 с адсорберами осушающего устройства 14 и через клапана 18 и 19 с теплообменником-газификатором 6. Адсорбент осушающего устройства 14 трубопроводом 20 соединены через клапана 23 и 24 с ресиверами 4 и 5, а также через клапан 22 с ресивером 21. Ресивер 4 соединен с атмосферой через сбросной клапан 25, а адсорберы осушающего устройства 14 через клапана 17. Источник очищаемой жидкости 26 соединен с теплообменником-газификатором 6 и далее со смесительным устройством 11 трубопроводом 27. Смеситель 6а соединен с адсорберами осушающего устройства 14 и кислородным агрегатом 1 через ресиверы 4,5, а полость смесителя 6а с полостью охлаждения озонатора 8.

Жидкий кислород из кислородного агрегата 1 через обратные клапана 2 и 3 поступает в ресиверы 4 и 5. После их заполнения до определенного уровня происходит отключение кислородного агрегата 1 и при одновременном открытии клапанов 24 и 22 происходит наддув ресивера 4 из ресивера 21. Жидкий кислород из ресивера 4 поступает в ресивер 5 и далее в теплообменник газификатор 6, где и газифицируется. Далее газообразный кислород под определенным давлением поступает на редуктор 7 и затем в озонатор 8. При прохождении кислорода через "тлеющий" разряд, возникающий между электродами озонатора 8 при определенном напряжении, образуется озонокислородная смесь, которая через вентиль 10 поступает в смесительное устройство 11, через которое прокачивается озонируемая жидкость. При определенном давлении и расходе этой жидкости происходит смешение ее с озонокислородной смесью и по трубопроводу 12 транспортируется в сепаратор 13. В процессе этой транспортировки происходит взаимодействие озона с примесями-загрязнителями жидкости и окисление их. В сепараторе 13 происходит разделение газожидкостной смеси на газовую и жидкую фазы. Обработанная жидкость подается потребителю, а газообразный кислород через клапана 15 или 16 в адсорберы осушающего устройства 14, где происходит осушка кислорода.

Далее через клапана 18 и 19 кислород подается в теплообменник газификатор 6 и далее в озонатор 8. При этом, если в одном адсорбере осушающего устройства 14 происходит осушка кислорода то второй в это время регенерируется, и наоборот.

Часть осушенного кислорода по трубопроводу 20 поступает на наддув ресиверов 4 и 5, при этом ресивер 21 отключается. По мере выработки кислорода из ресивера 4 до определенного уровня происходит включение кислородного агрегата 1 и при закрытом клапане 24 происходит сброс давления из ресивера 4 через сбросной клапан 25 и наддув ресивера 5 через клапан 23. При этом обратный клапан 3 закрывается и подпитка озонатора 8 осуществляется из ресивера 5 через теплообменник газификатор 6, а ресивер 4 наполняется жидким кислородом из кислородного агрегата 1 и затем процесс повторяется.

Жидкий кислород из ресивера 5 и газообразный из адсорберов осушающего устройства 14 поступают в смеситель 6а, где происходит смешение и газификация с понижением температуры газообразного кислорода, который поступает в полость охлаждающего тракта озонатора 8 и далее в разрядный промежуток.

Вместо кислородного агрегата с жидким кислородом возможно использование емкости с газообразным кислородом и т.п.

Применение данной озонаторной установки позволяет существенно повысить концентрацию озона в газовой смеси, а следовательно, и производительность, сократить энергозатраты на выработку 1 кг озона, повысить КПД и надежность установки в целом, исключить загрязнение электродов окислами азота, ликвидировать катушки сопротивления в тракте охлаждения озонатора.

Использование: для обработки промышленных или бытовых сточных вод, а также для получения озона. Сущность изобретения: усовершенствование нагнетающего аппарата озонаторной установки и устранение загрязнения электродов окислами азота при меньшей трудоемкости. Изобретение относится к устройствам для получения озона и очистки жидкости. Нагнетающее устройство выполнено в виде кислородного агрегата, соединенного через реверсы и теплообменник-газификатор с озонатором, выходная газовая полость озонатора соединена трубопроводом через смесительное устройство с сепаратором, выходная полость смесительного устройства соединена с источником очищаемой жидкости, а газовая полость сепаратора соединена с адсорберами осушающего устройства и далее с озонатором, кроме этого полость адсорберов осушающего устройства соединена трубопроводом с ресиверами, а полость источника очищаемой жидкости соединена со смесительным устройством через теплообменник-газификатор, охлаждающая полость озонатора соединена с кислородным агрегатом через ресиверы и смеситель. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Озонаторная установка, содержащая систему подготовки воздуха, нагнетающее устройство для подачи воздуха, выполненное в виде мембранного компрессора, соединяющего озонатор с входом системы подготовки воздуха, отличающаяся тем, что нагнетающее устройство выполнено в виде кислородного агрегата, соединенного через последовательно установленные ресиверы и теплообменник-газификатор с озонатором, а выходная полость озонатора соединена трубопроводом через смесительное устройство с сепаратором и при этом входная полость смесительного устройства соединена с источником озонируемой жидкости. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что газовая полость сепаратора соединена магистралью через осушающее устройство с озонатором. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что осушающее устройство соединено магистралями с полостями ресиверов. 4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что полость источника очищаемой жидкости соединена со смесителем через теплообменник-газификатор. 5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в ней охлаждающая полость озонатора соединена с кислородным агрегатом и осушающим устройством через смеситель.