Электродиализная установка

 

Изобретение относится к технике обессоливания и концентрирования растворов. Установка содержит электродиализаторы с входными патрубками и двумя группами выходных патрубков, три коллектора в виде замкнутых контуров. Бак исходной воды, подключенный к первому коллектору через насос, и цепи подключения выходных патрубков первой и второй групп ко второму и третьему коллекторам соответственно. Введение заслонок в цепи подключения выходных патрубков одной из групп и присоединение всех входных патрубков одной из групп и присоединение всех входных патрубков электродиализаторов к первому коллектору позволяет производить концентрирование или обессоливание растворов до заданного солесодержания без их циркуляции и с использованием только одного насоса и соответственно повысить эксплуатационную надежность установки. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике обессоливания и концентрирования растворов и может быть использовано, например, на химводоочистках энергетических предприятий.

Известна электродиализная установка, содержащая электродиализаторы и прямоточные рециркуляционные коллекторы обессоленного и концентрированного растворов [1] Основным недостатком этой установки является нестабильность ее работы.

Для устранения указанного недостатка было предложено ввести в коллекторы стабилизирующие перегородки, имеющие переменную высоту [2] Однако создаваемая при этом прерывистость процесса обессоливания снизила эффективность установки, а наличие перегородок переменной высоты и большого количества насосов, устанавливаемых на каждом контуре многократной рециркуляции в обессоливающих и концентрирующих модулях, а также на коллекторах, усложнило конструкцию и схему установки в целом.

Дальнейшие усовершенствования позволили создать установку с обеспечением равномерного распределения давления между электродиализаторами без применения стабилизирующих перегородок [3] В установке [3] являющейся наиболее близким по технической сущности решением к предлагаемому его прототипом, растворы обессоливаются и концентрируются в результате многократной циркуляции через две изолированные друг от друга замкнутые системы, каждая из которых содержит электродиализаторы с входными и выходными патрубками, два коллектора, бак и циркуляционный насос.

При этом именно изолированность друг от друга замкнутых систем обессоливания и концентрирования растворов и необходимость осуществления их многократной циркуляции приводит к следующим недостаткам установки [3] Из-за изолированности коллекторов обессоленного и концентрированного растворов всегда имеется разница в давлениях при входе соответствующих растворов в электродиализаторы, что вызывает деформацию мембраны.

Для обеспечения многократной циркуляции требуется, как минимум, два насоса, развитая система трубопроводов, высокого уровня система автоматизации процесса электродиализа из-за многократно меняющегося солевого состава растворов. Кроме того, увеличиваются энергозатраты на перекачку растворов и на процесс электродиализа в целом.

Таким образом, известные решения, и в том числе прототип [3] не обеспечивают достаточной эксплуатационной надежности работы электродиализной установки.

Задача данного предложения состоит в создании стабильно работающей электродиализной установки, характеризующейся повышенной эксплуатационной надежностью.

Решение поставленной задачи достигается тем, что электродиализная установка, содержащая электродиализаторы, снабженные входными патрубками и двумя группами выходных патрубков, три коллектора, выполненные в виде замкнутых контуров, бак исходной воды, подключенный к первому коллектору через насос, цепи подключения выходных патрубков первой и второй групп ко второму и третьему коллекторам соответственно согласно изобретению содержит заслонки, которые введены в цепи подключения выходных патрубков одной из групп, а все входные патрубки электродиализаторов соединены с первым коллектором.

Такое выполнение электродиализной установки позволяет производить обессоливание и концентрирование растворов до заданного солесодержания без их циркуляции и с использованием только одного насоса, и, таким образом, повысить эксплуатационную надежность установки.

Изобретение имеет развитие, заключающееся в том, что заслонки введены в цепи подключения выходных патрубков обеих групп. Это позволяет получить дополнительный эффект, так как упрощает использование одной и той же установки и для концентрирования, и для обессоливания растворов.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена схема электродиализной установки.

Установка содержит электродиализаторы 1, снабженные входными патрубками 2, выходными патрубками 3 одной группы и входными патрубками 4 другой группы, первый, второй и третий коллекторы 5, 6 и 7, выполненные в виде замкнутых контуров, бак 8 исходной воды, подключенный к коллектору 5 через насос 9, цепи 10 и 11 подключения патрубков 3 и 4 к коллекторам 6 и 7 соответственно.

В цепи 10 (11) введены заслонки 12, а все патрубки 2 электродиализаторов 1 соединены с коллектором 5 исходной воды.

Установка работает следующим образом.

При включении насоса 9 исходная вода, подлежащая, например, концентрированию, из бака 8 с заданными скоростью и давлением подается в полость коллектора 5. При этом, благодаря замкнутой системе в контуре коллектора 5 и подключению к нему всех патрубков 2, обеспечивается одинаковое давление на входах всех камер электродиализаторов 1. С помощью заслонок 12, введенных в цепи 10, уменьшается поперечное сечение патрубков 3 для выхода концентрированного раствора из электродиализаторов 1 и, таким образом, при одинаковом давлении на входах всех камер электродиализаторов 1 может устанавливаться любое соотношение расходов исходной воды, проходящей в единицу времени через концентрирующие и обессоливающие камеры. Так как прохождение исходной воды через концентрирующие камеры электродиализаторов 1 замедляется, то в концентрируемый раствор передается большее количество соли. Обеспечиваемое с помощью заслонок 12 замедление потока может быть достаточным для получения концентрата с заданной степенью солесодержания за один проход исходной воды, то есть без применения циркуляции. Образовавшийся концентрат поступает в коллектор 6 и далее через трубопровод 13 подается для использования по технологии.

Если установка используется для получения обессоленного раствора (диализата), то заслонки 12 следует установить (например, переставить) в цепи 11 и с помощью заслонок уменьшить сечение патрубков 4 на выходах обессоленного раствора в коллектор 7. При этом в нужной мере замедляется протекание исходной воды через обессоливающие камеры, которые в необходимой степени осуществляют обессоливание, что позволяет за один проход получить диализат в коллекторе 7, который через трубопровод 14 подается для использования по технологии.

Согласно развитию изобретения заслонки 12 могут быть введены в каждую из цепей 10, 11, как показано на чертеже. Это упрощает использование одной и той же установки для получения и концентрата, и диализата, так как позволяет обойтись без перестановки заслонок.

В соответствии с изобретением, то есть по схеме, приведенной на прилагаемом чертеже, была собрана опытная электродиализная установка. Ее испытания показали возможность 10-кратного увеличения солесодержания в концентрате без осуществления циркуляции растворов.

Формула изобретения

1. Электродиализная установка, содержащая электродиализаторы, снабженные входными патрубками и двумя группами выходных патрубков, три коллектора, выполненных в виде замкнутых контуров, бак исходной воды, подключенный к первому коллектору через насос, цепи подключения выходных патрубков первой и второй групп к второму и третьему коллекторам соответственно, отличающаяся тем, что содержит заслонки, которые введены в цепи подключения выходных патрубков первой группы, а все входные патрубки электродиализаторов соединены с первым коллектором.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что содержит заслонки, которые введены в цепи подключения выходных патрубков второй группы.

РИСУНКИ

Рисунок 1