Циркуляционная электродиализная установка Советский патент 1991 года по МПК B01D61/42 

1

(21)4647691/26 (22) 07.02.89 (46)07.08.91. Бюл. №29

(71)Научно-производственное объединение по защите атмосферы, водоемов, использованию вторичных энергоресурсов и охлаждению металлургических агрегатов на предприятиях черной металлургии Энерго- сталь

(72)А.Б. Канский, И.И. Игнатов и Н.Г. Вавилов

(53)621.359.7(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР Мг 568445, кл. В 01 D 13/03, 20.09.74.

(54) ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНАЯ УСТАНОВКА

(57)Изобретение относится к области обес- соливания и позволяет увеличить производительность за счет предотвращения смешения рассола и дилюата. Изобретение касается циркуляционной электродиализной установки, включающей электродиализатор, баки рассола и дилюата, устройство управления потоками, содержащее четырехходо- вой кран с пробкой, выполненный в виде цилиндрического тела, соединенные друг с другом посредством трубопроводов, причем в пробке выполнены кольцевые проточки, образующие в кране четыре герметичные камеры, две из которых соединены с баком дилюзта, а две другие с баком рассола, в теле пробки выполнены сообщающиеся между собой продольный канал и радиальное отверстие, и трубопроводы, соединяющие четырехходовой кран и электродиализатор, снабжены дополнительными трубопроводами. 3 ил.. 1 табл.

W

Ј

Изобретение относится к области обессоливания и позволяет увеличить производительность за счет предотвращения смешения рассола и дилюата. Изобретение касается циркуляционной электродиализной установки, включающей электродиализатор, баки рассола и дилюата, устройство управления потоками, содержащее четырехходовой кран с пробкой, выполненный в виде цилиндрического тела, соединенные друг с другом посредством трубопроводов, причем в пробке выполнены кольцевые проточки, образующие в кране четыре герметичные камеры, две из которых соединены с баком дилюата, а две другие с баком рассола, в теле пробки выполнены сообщающиеся между собой продольный канал и радиальное отверстие, и трубопроводы, соединяющие четырехходовой кран и электродиализатор, снабжены дополнительными трубопроводами. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области обес- соливания воды электродиализом и может быть использовано в металлургии, энергетике и других отраслях.

Цель изобретения - увеличение производительности за счет предотвращения смешения рассола и дилюата при перепо- люсовках электродиализатора.

На фиг.1 - приведена схема установки; на фиг.2 - разрез А--А на фиг.1; на фиг 3 - циклограмма работы установки в режиме обессоливания воды.

Установка содержит электродиализатор 1, насос 2 подачи рассола, бак 3 рассола,

насос 4 подачи дилюата, бак 5 дилюата и устройство управления потоками, выполненное в виде четырехходового крана, содержащего обойму 6 с отверстиями 7, к которым подведены подающие трубопроводы 8 и 9 от насосов 2 и 4 и отводящие трубопроводы 10 и 11. Внутри обоймы 6 помещена пробка 12, выполненная в виде цилиндрического тела, содержащего прорези 13, кольцевые проточки 14, образующие в кране четыре герметичные камеры 15. К отверстиям 7 обоймы 6 также подключены патрубки 16 и 17 электродиализного 1 аппарата, образующие нижний циркуляционный

о о VJ

00 00

ю

контур (назван условно) и патрубки 18 и 19, образующие верхний циркуляционный контур. Патрубки 16-19 у обоймы 6 выполнены сдвоенными. В пробке 12 вдоль оси выполнен продольный канал 20 (фиг.2), сообщающийся с радиальным отверстием 21, выполненным в одном из выступов пробки 12 соосно с одним из отверстий 7 обоймы 6. Система трубопроводов 22 образует промывочный контур приэлектродных камер электродиализного аппарата 1.

К подающим трубопроводам 8 и 9 подсоединены трубопроводы 23 и 24 с задвижками, через которые производится удаление из установки дилюата и рассола. К баку дилю- ата 5 подведен патрубок 25 подачи исходной воды. Пробка 12 кинематически связана с приводом 26 вращения и механизмом 27 обеспечения фиксации положения пробки 12.

В зависимости от назначения установка может работать в двух режимах: получение обессоленной воды - дилюата; получение концентрированного рассола.

В режиме получения дилюата рассол является побочным продуктом (положение пробки 12 относительно обоймы 6 показано на фиг. 1 и на циклограмме фиг.З).

Установка работает следующим образом.

Исходная вода через патрубок 25 поступает в бак 5 (этой же водой при пуске в эксплуатацию может заполняться бак 3), откуда насосом 4 по трубопроводу 8 через отверстие 7 поступает в камеру 15, расположенную над пробкой 12. Через прорезь 13 в верхней части пробки 12 и расположенное на уровне этой прорези отверстие 7 обоймы 6 исходная вода через трубопровод 17 поступает в дилюатные камеры слектро- диализного аппарата 1. Здесь она обессоливается и поступает в другую герметичную камеру 15, соединенную с электродиализным аппаратом 1 посредством трубопровода 16, и из нее по трубопроводу 10 возвращается в бак 5 дилюата. Одновременно рассол из бака 3 насосом 12 по трубопроводу 9 поступает в камеру 15, образованную кольцевой проточкой 15. Далее через прорезь 3, отверстие 7 в обойме 6 и трубопровод 18 поступает в рассольные камеры электродиализного аппарата 1. Затем рассол по трубопроводу 19 через соответствующее отверстие 7 в обойме 6 и прорезь 13 з пробке 12 поступает в герметичную камеру 15, расположенную под пробкой 12, и из нее по трубопроводу 11 в бак 3.

Промывка приэлектродных камер электродиализного аппарата 1 производится

рассолом, циркулирующим по системе трубопроводов 22. Этот процесс продолжается до получения кондиционного диалюата, часть которого затем по трубопроводу 24 отводится потребителю. Аналогичным образом через трубопровод 23 сбрасывается часть рассола.

Для предотвращения зарастания мембран электродиализного аппарата солями

0 жесткости производится переполюсовка его электродов. При этом камеры, работающие ранее в режиме обессоливания, работают в режиме концентрирования рассола и наоборот. Для удаления остатков рассола из

5 камер и трубопроводов перед включением электродиалиэного аппарата 1 в новый цикл работы производится их промывка дилюа- том следующим образом (промывка камер, работающих ранее в режиме обессолива0 ния, не производится, так как качество рассола не лимитируется). Приводом 26 пробка устанавливается в промежуточное положение (поворот на 90°) и радиальное отверстие 21 и расположенная над ним вторая про5 резь 13 верхней части пробки 12 совмещаются с соответствующими отверстиями 7 в обойме 6 (положение пробки 12 соответствует промывке 1, фиг.З). В этом случае дилю- ат из камеры 15, расположенной над

0 пробкой 12, по трубопроводу 18 поступает в электродиализный аппарат 1, и, выходя из него по трубопроводу 19, через отверстие 7 в обойме 6, радиальное отверстие 21 и продольный канал 20 поступает в камеру 15,

5 расположенную ниже пробки 12, и затем по трубопроводу 11 сливается в бак 3 рассола. По окончании промывки камер электродиализного аппарата 1 пробка 12 проворачивается в том же направлении на 90 , и ее

0 прорези 13 совмещаются с противоположно лежащими отверстиями 7 в обойме 6 (рабочий цикл 2, фиг.З). После включения в работу насоса 2 начинается второй цикл работы электродиализного аппарата 1. В этом слу5 чае дилюат из камеры 15, расположенной над пробкой 12, по трубопроводу 18 поступает в электродиализный аппарат 1, где происходит его дальнейшее обессоливание. Затем дилюат по трубопроводу 19 поступа0 ет в камеру 15, образованную в обойме 6, верхней кольцевой проточкой 14, а из нее по трубопроводу 10 сливается в бак 5.

В то же время рассол через трубопровод 9, отверстие в обойме 7 и камеру 15, обра5 зованную нижней кольцевой проточкой 14, прорезь 13 в пробке 12, по трубопроводу 17 поступает в электродиализный аппарат 1, а через трубопровод 16, отверстие 7 в обойме 6, камеру 15, расположенную под пробкой 12, и трубопровод 11 поступает в бак 3,

После обессоливания дилюата до необходимой степени производится подача части его потребителю аналогично описанному. Затем последующим поворотом пробки 12 в том же направлении на 90° производится промывка дилюатом рассольного контура электродиалиэного аппарата 1 и в дальнейшем циклы повторяются.

При работе установки в режиме получения рассола заданного качества операции осуществляются аналогичным образом, только промывка дилюатных камер производится рассолом. В этом случае бак 5 в исходном состоянии должен заполняться рассолом, абак 3 дилюатом.

Наиболее близким устройством в конструктивном отношении и по технической сущности к предлагаемому является электродиализная установка циркуляционного типа, состоящая из электродиализатора, циркуляционных емкостей, в виде бака рассола и дилюата, насосов, датчиков уровня и устройства управления потоками в виде че- тырехходового крана.

Недостатком этой установки является загрязнение основного продукта побочным при переполюсовках электродов электродиализного аппарата, так как дилюатный контур становится рассольным, и наоборот, предварительно не промываясь.

Результаты испытаний установки при расходных характеристиках дилюатного и рассольного контуров 5 м3/ч и работе в режиме получения дилюата с содержанием 0,3 г/л из растворов поваренной соли концент-

Примечани е:Переполюсовку производят после каждого цикла обессоливания 300 л

рацией 1,5 г/л для различной степени концентрирования приведены в таблице (количество обессоленной воды для всех режимов 3000 л).

По приведенным данным производительность установки с предлагаемой конструкцией четырехходового крана всегда выше, чем с известной конструкцией крана.

Степень повышения производительности установки Q2/Qi увеличивается с повышением концентрации получаемого рассола. В исследуемом диапазоне концентраций она составляет 1,6-3.0.

Формула изобретения Циркуляционная электродиализная установка, включающая электродиализатор, баки рассола и дилюата, устройство управления потоками, содержащее четырехходовый кран с пробкой, выполненной в виде цилиндрического тела, соединенные друг с другом посредством трубопроводов, отличающая- с я тем, что, с целью увеличения производительности за счет предотвращения смешения рассола и дилюата при переполюсовках электродиализатора, на поверхности пробки выполнены кольцевые проточки, образующие в кране четыре герметичные камеры, две из которых соединены с баком дилюата, а две другие - с баком рассола, в теле пробки выполнены сообщающиеся между собой продольный канал и радиальное отверстие, и каждый трубопровод, соединяющий четы- рехходовой кран и электродиализатор, выполнен сдвоенным.

Г

25

J

Фиг.2

13

21

15

Циклограмма работы установки для обессолибания Водь/

положение лродки относительно од оймб/

Рабочий цикл1

ПрОМЬ/бка

Наименование элементов схемы

1

Транспортируемая среда и состояние насосов

Нижний

контур

(тр-оы16-17)

дилюат

рассо/г

дилюат

Насос дилюата(/юл4)

Зключен

бклкмен

Насос россола(/7оз.2)

включен

отключен

Фиг.З

Рабочий цикл 2

Лромь/вко

б

1

1;

Ш

рассол

дилюат

&улюа/77

бклюцен

включен

включен

отключен