Электродиализная установка циркуляционного типа

 

оли е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

00 49702б

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф фткр

Ф (51) М. Кл. В 01д (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 22.05.74 (21) 2026104/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.12.75. Бюллетень № 48

Дата опубликования описания 13.03.76,ф

Государственный комитет

Совета Министров СССР

y3) УДК 66 064(088 8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобрете

Б. С. Троянкер, А. И. Батюков, М. М. Башкиров и В. А. Чистяков (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНАЯ УСТАНОВКА

ЦИРКУЛЯЦИОННОГО ТИПА

Изобретение относится к оборудованию для деионизации или концентрирования растворов электролитов посредством электродиализа с ионообменными мембранами и может быть использовано, например, для опреснения соленых вод.

Известна электродиализная установка циркуляционного типа, содержащая электродиализатор с ионообменными мембранами и циркуляционные контуры дилюата и концентрата, образованные соответствующими трактами электродиализатора, емкостями с установленными в них датчиками верхнего и нижнего уровня, насосами, трубопроводами и штуцерами ввода циркулирующих растворов в емкости и вывода из них. В этой установке деполяризация мембран осуществляется за счет поддержания высоких скоростей потока в рабочих камерах электродиализатора.

Однако для известной установки характерна невысокая эффективность процесса электродиализа вследствие применения низкой плотности тока и больших затрат энергии на циркуляцию, что обусловлено недостаточной деполяризацией мембран. Это приводит к ухудшению весо-габаритных характеристик установки и росту суммарных энергозатрат.

С целью уменьшения поляризации мембран путем введения в электродиализатор газожидкостных эмульгированных потоков каждая емкость предлагаемой установки снабжена заглушенной снизу трубой, пропущенной через крышку и днище емкости и имеющей отверстия, выполненные на уровне крышки и днп5 ща, а такуке по высоте емкости, предпочтительно на 2/3 ее высоты от днища, при этом штуцер ввода циркулирующего р аствора в каждую емкость пропущен через крышку и закреплен в ней при помощи устройства, обес10 печивающего возможность вертикального перемещения штуцера, а датчик верхнего уровня размещен в верхней части трубы над штуцер ом.

На чертеже схематически изображена кон15 струкция предлагаемой электродиализной установки циркуляционного типа.

Она состоит из электродиализатора 1 и двух циркуляционных контуров, каждый из которых образован соответственно емкостями

20 2 и 3 с датчиками верхнего 4 и 5 и нижнего

6 и 7 уровней, насосами 8 и 9, трубопроводами 10, 11, 12 и 13, 14, 15, штуцерами ввода

16 и 17 циркулирующих растворов в емкости, штуцерами вывода 18 и 19 растворов из ем25 кости и соответствующими трактами электродиализатора 1. Емкости 2 и 3 снабжены трубами 20 и 21, пропущенными через крышки и днища емкостей и имеющими отверстия

22 и 23, выполненные на уровнях крышек, от30 верстия 24 и 25, выполненные на уровнях

497026

3 днищ, а также отверстия 26 и 27, выполненные по высоте емкостей, предпочтительно на высоте 2/3 от днища. Штуцеры 16 и 17 ввода растворов в емкости 2 и 3 пропущены через крышки емкостей и закреплены в них при по- 5 мощи устройств 28 и 29, например сальников, обесгечивающих возможность вертикального перемещения штуцеров, а датчики верхнего уровня 4 и 5 размещены в верхних частях труб 20 и 21, выступающих над крышками 10 емкостей.

Объем каждой емкости выбран таким образом, чтобы кратность циркуляции раствора через нее была не менее 80 час — .

Оба циркуляционных контура выполнены 15 полностью идентичными и в зависимости от полярности электродиализатора каждый из них может быть контуром дилюата или концентрата (на чертеже установка показана в таком состоянии, когда левый контур являет- 20 ся контуром дилюата, а правый — контуром концентрата).

Установка работает следующим образом.

Исходный раствор через клапаны 30 и 31 поступает в емкости 2 и 3, заполняя их до 25 уро|вня, ограниченного датчиками 4 и 5, по сигналу которых клапаны 30 и 31 закрываются.

B процессе электродиализа концентрация раствора в контуре дилюата (левый контур) 30 снижается до заданного значения, соответствующего установке датчика солесодержания

32 (в пр "âîì контуре датчика 33), по сигналу которого открывается клапан 34 и дилюат по трубопроводу 35 через четырехходовый проб- 35 ковый кран 36 поступает к потребителю. При понижении уровня жидкости в емкости 2 до датчика нижнего уровня 6 клапан 34 закрывается, а клапан 30 открывается и происходит заполнение емкости 2 до уровня датчика 4, 40 после чего клапан 30 закрывается и начинается новый рабочий цикл.

Часть раствора из контура концентрата (правый контур) отбирается через трубопровод 37, четырехходовый пробковый кран 36 и 45 трубопровод 38 на промывку электродных камер 39 электродиализатора 1, после чего сбрасывается.

Отбор части раствора на промывку сопровождается понижением уровня жидкости в 50 емкости 3 до датчика нижнего уровня 7, по сигналу которого открывается клапан 31 и происходит заполнение емкости 3 исходным раствором до уровня датчика 5.

В начале каждого рабочего цикла уровень 55 жидкости в емкости дилюата 2 соответствует датчику 4, а циркулирующий раствор поступает через штуцер 16 ниже уровня жидкости в емкости 2. Поэтому в начале цикла опреснения эмульгирование дилюата не происходит, 60 а раствор через отверстия 22, 24 и 26 поступает в трубу 20 и выводится из нее через штуцер 18. По мере электродиализной деионизации раствора уровень его в емкости дилюата 2 понижается за счет электроосмотиче- 65

4 ского переноса растворителя и к концу цикла оказывается между нижним концом штуцера !

6 и отверстием 26 трубы 20. При этом поступающий через штуцер 16 раствор падает на свободную поверхность, вызывая интенсивное эмульгирование в верхней части емкости при кратности циркуляции раствора через нее не менее 80 час —, предпочтительно 150—

250 час — . Ввиду того, что вертикальная составляющая скорости жидкости в емкости мала, происходит сепарация воздушных пузырьков, при этом крупные пузырьки, которые могут помешать нормальной работе электродиализатора и насоса, всплывают, а мелкие пузырьки воздуха через отверстие 26 поступают вместе с раствором в трубу 20, где скорость жидкости значительно выше, чем в емкости, и увлекаются раствором через штуцер

18 в насос 8 и затем в электродиализатор 1.

Регулирование времени эмульгирования осуществляется вертикальным перемещением штуцера 16.

Лналогично происходит эмульгирование в емкости концентрата 3. Разница заключается лишь в том, что концентрат эмульгирует практически в течение всего цикла, так как вследствие отбора части раствора на промывки электродных камер 39 время нахождеения уровня жидкости выше уровня штуцера 17 незначительно.

Предлагаемая конструкция электродиализной установки циркуляционного типа позволяет уменьшить поляризацию мембран, повысить рабочую плотность тока и улучшить тем самым ее весо-габаритные характеристики и снизить энергозатраты.

Предмет изобретения

Электродиализная установка циркуляционного типа, содержащая электродиализатор с ионообменными мембранами и циркуляционные контуры дилюата и концентрата, образованные соответствующими трактами электродиализатора, емкостями с установленными в них датчиками верхнего и нижнего уровня, насосами, трубопроводами и штуцерами ввода циркулирующих растворов в емкости и вывода из них, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения поляризации мембран путем введения в электродиализатор газожидкостных эмульгированных потоков, каждая емкость снабжена заглушенной снизу трубой, пропущенной через крышку и днище емкости и имеющей отверстия, выполненные на уровне крышки и днища, а также по высоте емкости, предпочтительно на 2/3 ее высоты от днища, при этом штуцер ввода циркулирующего раствора в каждую емкость пропущен через крышку и закреплен в ней при помощи устройства, обеспечивающего возможность вертикального перемещения штуцера, а датчик верхнего уровня размещен в верхней части трубы над штуцером, 497026

Редактор М. Дмитриева

Корректор Н. Лебедева

Заказ 725/15 Изд. № 2096 Тираж 782 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, OK-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2 б а

Составитель Э. Балавадзе

Техред E. Подурушина