Скважинный электролизер Советский патент 1991 года по МПК C02F1/461 

о со

О5 4

12

XW N/J

ния кислоты и отвода щелочи, причем он дополнительно содержит перфорированные патрубки для отвода газоввПат- рубки для отвода газов прнанодной об- ласти связаны каналом с катализатор- ной коробкой и распределительной каИзобретение относится к технике водоснабжения, в частности к эксплуатации водяных скважин и вертикальных дренажей для защиты территории от подтопления, и может быть использовано для peiоперации скважин, пробуренных па водуо

Цель изобретения - повышение производительности электролизерао

На чертеже изображена конструкция скважинпого электролизера.

Скважинный электролизер содержит корпус 1, изолирующую фторопластовую трубу 2, муфту 3, каскад анодов 4 и катодов 5, разделенных диафрагмой 6, изолирующие перегородки 7 с каналами 8 для перетекания реагента, отверстия 9 для вытекания кислоты, изолирующий патрубок 10 для отвода щелочи, патрубки 11 для отвода газов прокладки 2, канал для подвода кабеля 13, заглушку 14, трубы 15 для отвода щелочи, насосно-компрессорные трубы 16, кабельную проводку 17,пробку 18 для выхода газов из катализа- юрной коробки 19, распределительную камеру 20, соединительные контакты электродов 21 и канал с отверстием 22 для выхода водорода,.

Устройство работает следующим образом0

На насосно-компрессорных трубах 16 скважинный электролизер 1 опускаю в обрабатываемую зону фильтра (400 - 500 м)о Одновременно внутри насосно- компрессорных труб 16 монтируют труб 15 для отвода щелочной составляютей„ От промышленной электрической сети черз полупроводниковый выпрямитель и понижающий трансформатор подают постоянный электрический ток„ Приготовленный в устье скважины раствор реагента (нитрата аммония, калия или натрия) с концентрацией 300-350 г/л по насосно-компрессорным трубам принудительно подается в электролизере В распределительной камере 20 исход - с

6346444

мерой, а патрубки для отвода газов прикатодной области - с патрубком для отвода щелочной составляющей Катализ аторная коробка содержит сетку из титано-рутениевого сплава 1 з0п0 ф-лы, 1 ил.

5

0

5

0

5

ный раствор реагента распределяется на два потока: одна часть раствора по каналам 8 перетекает в анодное пространство электролизера, а другая - в катодное,;

При электролизе 15-25%-ных водных растворов нитратов щелочных металлов (калия, натрия или аммония) в при- анодной зоне образуется азотная кис- лота0 Одновременно на поверхности перфорированных анодов 4 выделяется кислороде Так как анолит перетекает из одной электролитической ячейки в другую, то на n-й ступени концентрирования при 70-85°С и давлениях порядка Р 40 - 50 атм происходит частичное разложение азотной кислоты до оксидов N0 и

Выделяющиеся газы (N0, N0, 02) и пары воды посредством перфорированных патрубков 11 для отвода газов (заполненных асботканью) отводятся в ката- лизаторную коробку 19, где проходит через 10-16 слоев сетчатого титано- рутениевого катализатора При этом протекают следукичие химические реакции:

2МО+0 2М02 +1 12,3 кДж , -N2°4 ( КДЖ

2ND,

(1) (2)

5

0

5

2мгп4(У2НЈ1)+0г

4HNO.,. +59,Ь кДж. И) (3)

Как правило процесс электролиза 15-25%-ных водных растворов нитратов при плотности тока ,3-0,5 А/смг протекает с нагревом кислоты до 75 - 85 Со Следовательно, нагретые газы паров N0 и М02,проходя катализатор- ную коробку 1У, через отверстия в пробке 18 движутся навстречу поступающему в распределительную камеру 20 раствору нитрата аммония (калия, натрия)о Исходная температура 15 - 25%-ных растворов у колеблется в пределах от -2 до -12°С„ При этом газообразная двуокись азота (N02) конденсируется в димержидкую четырех

316

окись азота (NjO(j)0 Последняя,вступая в реакцию с водой, образует азотную кислоту (HNOj), которая захватывается потоком поступающего на элек тролиз раствора нитрата и по каналам 8 для перетекания электролита проходит каскад электролитических ячеек« Через отверстия 9 азотная кислота под избыточным давлением продавливается в пласт„ При этом часть кислоты снова подвергается разложению, т0е0 в скважиннмх условиях заявляемый объект позволяет создать циклическую (замкнутую) , непрерывную схему концентрирования азотной кислоты,,

Одновременно в прикатодной области происходит образование щелочи (, NaOH или КОН) и выделение на катодах газообразного водорода (Н2), Газообразный водород по патрубкам I1 для отвода газов поднимается в верхнюю часть электролизера и через отверстие 22 поступает в изолированный патрубок 10 для отвода щеаочи, захва- тывается ею и уносится на поверхность скважины в вакуумированную емкость., Далее щелочь поступает в общий коллектор для сброса Пластовых вод в накопитель

Предварительные нипьп жня электролизера показали, что производит ность установки возросла в 2- по сравнению с производительностью устройства-прототипа,. При это/-- пзб.пю- далась его бесперебойная работа на протяжении всего времени обр ас. ,тки

0

64

,

5

5

0

30

35

скважин (10-12 ч)0 С помощью данного устройства в скважинных условиях можно получить 30-45% HNO

Формула изобретения

2, Зле троличир по п„1, о г л п ч а V, щ и и г я тем, что к к.шиза . ор- ная коро( Ка со.кфжнт н 1бор сегч.ч лз I m ,(Ho-pyi енпиного сгллвл