Устройство для управления работой электродиализной установки Советский патент 1984 года по МПК B01D13/02 G05D27/00 

00

эо

-4

4

Изобретение относится к электрохимической обработке жидкостей-электролитов методом электролиза с использованием ионоселективных мембран в частности к устройству для управления работой электродиалиэной уста новки прямоточного типа, и может быт использовано в электрохимической про мышленности. Известно устройство для управления работой электродиализной уставов ки, включающей взаимосвязанные электродиализатор с гидравлически последовательно соединенными рабочими камерами, трубопроводы исходного раствора, концентрата и дилюата и регулируемый преобразователь тока, содержащее амперметр, установленный в цепи питания электродов электродиализатора, расходомер, установленный в трубопроводе дилюата, и блок регулирования плотности тока, связанный входами с амперметром и расходомером, а выходом - с управляющим входом преобразователя тока ij . Однако данное устройство может быть использовано только при обессоливании растворов с постоянной исходной концентрацией и обеспечивает/ поддержание только заранее заданной зависимости плотности тока в электро диализаторе от расхода дилюата.При этом не учитывается изменение деполяризационного ограничения, обусловленное возможными в процессе эксплуатации изменениями физико-химических свойств исходного раствора. I Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для управления работой электродиализной установки, включающей взаимосвязанны электродиализатор с гидравлически последовательно соединенными рабочими камерами, трубопроводы исходного раствора, концентрата и дилюата, содержащее регулируемый преобразовател тока, солемер, установленный дилюатном трубопроводе, регулятор, связанный входом с солемером и выходом с управляющим входом преобразователя тока, амперметр, установленный в цепи питания электродов электродиализатора, и вольтметр 21 . I1- J Недостатком известного устройства ялвяется низкая точность управления обусловленная тем, что при поддержаНИИ постоянного заданного значения концентрации дилюата возможно достижение значений плотности тока, превыиахчдих предельно допустимые. Это объясняется тем, что требуемая для достижения заданной степени обессолив имя раствора плотность тока зави сит от изменяющихся в процессе эксплуатации установка концентраций исхсшмого раствора и расхода дилюата, Цель изобретения - повышение точ ности управления. Поставленная цель достигается тем. что устройство дополнительно снабже Но исполнительным блоком с регулирую: щим органом, установленным в трубопроводе исходного раствора, измерительными электродами, встроенными в крайние рабочие камеры последнего по ходу дилюата пакета рабочих камер электродиализатора и подключенными . к входу вольтметра, и экстремальным регулятором, связанным своими входами с выходами вольтметра и амперметра, а выходом - с регулирукжцим органом теплообменника. На чертеже представлена принципиальная схема устройства. Устройство для управления работой электродиализной установки содержит солемер 1, регулятор 2 концентрации дилюата, амперметр 3,измерительные электроды 4, вольтметр 5, блок б экстремального регулятора, регулируемый теплообменник 7 с регулирующим органом 8 и приводом О. Устройство включено в состав электродиализной установки, например установки для опреснения морской воды, включающей взаимосвязанные электродиализатор 10, регулируемый преобразователь 11 тока, трубопроводы 12-14 соответственно исходной воды, дилюата и концентрата. Электродиализатор 10 состоит из электродных камер 15 с электродами 16 неразмещенных между ними разделенных ионоселективными (анионо- и катионоселективными) мембранами 17 чередующихся рабочих камер 18 и 19 соответственно концентрирования и обессоливания, соединенных гидравлически последовательно. Устройство работает следующим образом. Исходный раствор поступает по трубопроводу 12 в камеры 19 обессоливания, а часть его (иногда специальМый промывной раствор) - в Кс1меры 18 концентрирования и на промывку электродных камер 10. Обрабатываемый исходный раствор прокачивается через электродиализатор, после чего дилюат по трубопроводу 13 направляется к потребителю, а концентрат по трубопроводу 14 - на сброс. Преобразователь 11 тока подает напряжение на анод и катод электродиализатора. Под действием электрического поля постоянного тока концентрация раствора в камерах 19 обессоливания понижается за счет миграции содержащихся в нем ионов через ионоселективные мембраны в камеры 18 концентрирования. Концентрация солей в дилюате измеряется солемером 1, установленным в дилюатном трубопроводе 13. Сигнал солемера 1, зависящий от концентрации солей в дилюате,поступает на вход регулятора 2 и в его измерительной схеме сравнивается с опорным сигналом задатчика, встроенного в регулятор или размещенного вне его. В процессе эксплуатации из-за изменения, например, концентрации исходного раствора или колебаний расхода раствора через камеры 19 обессоливания может измениться степень обессоливания и, соответственно, концентрация дилюата на выходе из электродиализатора. При отклонении концентрации дилюата от заданного значения в измерительной схеме регулятора 2 появляется разбаланс, регулятор формирует по оптимальному, заранее выбранному закону регулирования сигнал, поступающий на управляющий вход преобразователя 11 тока. Вследствие этого изменяется выходное напряжение преобразователя тока и, соответственно.плотность тока в электродиализаторе до величин,при которых восстанавливается заданная кон центрация дилюата и баланс сигналов солемера 1 и задатчика в измерительной схеме регулятора 2, но уже при новом значении плотности тока в элек тродиализаторе. Сила выходного тока преобразователя 11 измеряется амперметром 3. На измерительных электрода 4 вольтметром 5 измеряется величина падения напряжения в концевом по ходу дилюата пакете рабочих камер. Сигналы амперметра 3 и вольтметра 5 поступают на входы блока б экстремального регулятора, в котором преобразуются в сигнал, пропорциональны электрическому сопротивлению концево го пакета рабочих камер (как частного от деления текущих значений напряжения и тока). Блок 6 экстремгшьного регулятора осуществляет автоматический поиск экстремального (минимёшьного) значения электрического со противления концевого пакета рабочих камер, которое характерно для значений плотностей тока, близких к преде льно допустимым. Если значение электрического сопротивления концевого пакета рабочих камер отклоняется от минимального для данных условий значения, то блок 6 экстремального регулятора формирует управляющий сигнал , поступающий на регулирующий орган 8 теплообменника 7, установленного на трубопроводе 12 исходного раствора перед камерами 19 обессоливания . Таким образом, температура дилюата или скорость раствора в рабочих камерах, влияющие на деполярИзационное ограничение, изменяется до тех пор, пока величина электрического сопротивления в концевом пакете рабочих камер не достигнет минимального для данного режима значения. Одновременно в случае необходимости регулятор 2 поддерживает плотность тока в электродиализаторе, необходимую для обеспечения заданной концентрации дилюата. Использование изобретения позволит повысить точность управления про- цессом обессоливания раствора электролита в прямоточном электродиализаторе, поддерживать постоянное заданное значение концентрации дилюата и одновременно воздействуя на режимные параметры процесса, в частности на температуру или скорость потока дилюата, создать в концевом пакете рабочих камер благоприятные для эффективного ведения процесса условия. Если из-за изменяющихся в процессе эксплуатации параметров (концентрации исходного раствора, его температуры, рН, расхода и др.) плотность тока в электродиализаторе, необходимая для достижения заданной концентрации дилюата, превысит предельно допустимую, то устройство обеспечит создание в рабочих камерах условий, при которых деполяризационное ограничение повысится. В результате Лредотвратится возникновение концентрационной поляризации с отложением на мембранах труднорастворимых осгщков, обуславливающей снижение эффективности работы установки, и повысится ее производительность.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНОЙ УСТАНОВКИ, включающее взаимосвязанные электродиализатор с гидравлически последовательно соединенными рабочими камерами, трубопроводы исходного раствора, концентрата и дилюата, содержащее регулируекый преобразователь тока, солемер, установленный на дилюатный трубопровод, регулятор, связанны своим Входом с солемером и выходом с управл;пощим входом преобразователя тойа, амперметр, установленный в цепи питания электродов электродиализатора, и вольтметр, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности установки путем улучшения качества управления, оно дополнительно содержит исполнительный блок с регулирующим органом, установленный на трубопроводе.исходного раствора, из мерительные электроды, встроенные в крайние рабочие камеры последнего по ходу дилюата пакета рабочих камер электродиализаТора и подключенные к входу вольтметра, и экстремальный регулятор, j связанный своими входами с выходами (Л вольтметра и амперметра, а выходомс регулирунааим органом теплообменнис ка.,.