Установка для производства водного раствора диоксида хлора и хлора

(51) 01 11/02 (2006.01) 05 27/02 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ окислителей,применяемых в качестве дезинфицирующих реагентов при обеззараживании и очистке питьевых, сточных, оборотных вод и других сред. Технической задачей настоящей полезной модели является повышение надежности работы установки за счет увеличения срока бесперебойной работы между профилактическими и ремонтными работами. Техническая задача решается тем, что в установке для производства водного раствора диоксида хлора и хлора,использующей в качестве реагентов серную кислоту, хлорат и хлорид натрия, содержится блок управления, реактор для получения водного раствора диоксида хлора и хлора, контейнеры для реагентов, дозирующие насосы для подачи реагентов в реактор, емкость с водой для промывки реактора, вентили и клапаны для регулирования потоков материалов, водоструйный эжектор,индикатор расхода воздуха, измеритель-регулятор температуры и давления, система регулярной промывки реактора и датчик диоксида хлора. Реактор может, быть снабжен также клапаном регулярной промывки эжектора и датчиком температуры.(72) Семнов Иван АлексеевичАнтюфеев Михаил АлександровичНовослов Владимир ЯковлевичНесытых Анатолий Васильевич Кириллов Сергей ЮрьевичЗахаров Иван Иванович(73) Открытое акционерное общество Уральский научно-исследовательский химический институт с опытным заводом (ОАО УНИХИМ с ОЗ)(74) Русакова Нина Васильевна Жукова Галина Алексеевна Ляджин Владимир Алексеевич Иванова Антонина Сергеевна(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВОДНОГО РАСТВОРА ДИОКСИДА ХЛОРА И ХЛОРА(57) Полезная модель относится к установкам для производства раствора хлорсодержащих Изобретение относится к установкам для производства раствора хлорсодержащих окислителей (хлор, гипохлорит, диоксид хлора),применяемых в качестве дезинфицирующих реагентов при обеззараживании и очистке питьевых,сточных, оборотных вод и других сред. Предшествующий уровень техники. Известна установкафирмы(Германия), которая производит водный раствор диоксида хлора для обеззараживания воды. Установка содержит блок управления, реактор для получения диоксида хлора,дозирующие насосы для подачи реагентов в реактор, вентили и клапаны для регулирования потоков реагентов. Применяется с 2002 г. в г. Нижний Тагил Свердловской области ВерхнеВыйский гидроузел(см. Гурвич В.Б.,Хачатуров А.А., Селянкина К.П., Борзунова Е.А.,Плотко Э.Г., Сайченко С.П., Акрамов .Л. О целесообразности комбинированного использования хлора и диоксида хлора для обеззараживания питьевой воды в практике централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения города Нижнего Тагила, Сб. Актуальные проблемы профилактики медицины в Уральском регионе,Екатеринбург, 2002, с.91-95). В качестве реагентов для данных установок применяют раствор соляной кислоты и раствор хлорита натрия. Реагенты непрерывно подаются в реактор с помощью дозирующих насосов и заполняют весь его объем. Образующийся в реакторе диоксид хлора полностью растворяется в смеси реагентов и в виде водного раствора удаляется из верхней части реактора в камеру предварительного смешения байпасной трубы, по которой протекает водопроводная вода. В камере предварительного смешения байпасной трубы выдавливаемый из реактора раствор диоксида хлора с остатками непрореагировавших реагентов растворяется в проходящей воде, образуя рабочий раствор диоксида хлора. Далее этот рабочий раствор используют для обеззараживания обрабатываемой воды. В состав установкивходят также вентили, клапаны и другие устройства для регулирования потоков реагентов. Недостатки известной установки заключаются в следующем. Установкаиспользует дорогой хлорит натрия. Установкаработает под давлением для того, чтобы весь выделяющийся в реакторе диоксид хлора оставался в рабочем растворе, не выделяясь в газовую фазу. Наличие избыточного давления предъявляет повышенные требования к герметичности и надежности всех узлов и мест сочленений трубопроводов установки. Применение летучей соляной кислоты также осложняет эксплуатацию установки и ухудшает условия работы обслуживающего персонала. Наиболее близкой по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является установка для получения водного раствора диоксида хлора и хлора (см. патент РФ на полезную модель 45378 Установка 2 для получения диоксида хлора, МПК 7 С 01 В 11/02,приоритет от 20/12/2004 г.,опубликовано 10.05.2005 г). Установка включает блок управления, реактор,дозирующие насосы, водоструйный эжектор,емкость для хранения серной кислоты, емкость для хранения раствора хлората и хлорида натрия,воздушный вентиль, емкость для хранения воды,ротаметр, электроконтактный мановакуумметр,клапаны и вентили. Для получения раствора диоксида хлора и хлора используется реакция взаимодействия концентрированной серной кислоты с концентрированным раствором хлората и хлорида натрия, которые значительно дешевле хлорита натрия и соляной кислоты (сырье для установок). Используемые в известной установке реагенты в промышленных масштабах производятся практически во всех странах, в том числе в России. Они не летучи, что улучшает условия труда обслуживающего персонала и облегчает эксплуатацию установки. Реактор известной установки работает под разрежением, поэтому исключается попадание диоксида хлора или реакционного раствора в окружающий воздух даже при нарушении герметичности каких-либо узлов. В известной установке нет каких-либо узлов или трубопроводов, в которых бы находились растворы с высокой (выше предела растворимости) концентрацией диоксида хлора и хлора, поэтому при внезапном отключении электроэнергии или уменьшении давления воды, ни в одном узле установки не происходит выделения диоксида хлора и хлора из растворов и не образуются его взрывоопасные смеси, что повышает надежность и безопасность установки. В состав установки входит также емкость,предназначенная для хранения и подачи в реактор воды в начале каждого пуска установки, а также с целью прекращения реакции выделения диоксида хлора и промывки реактора при возникновении аварийных ситуаций (отключение электроэнергии,уменьшение давления водопроводной воды и т.д.). Блок управления регулирует производительность установки по диоксиду хлора в зависимости от расхода обрабатываемой среды,выдает информацию об основных параметрах режима работы установки (разрежение в реакторе, наличие реагентов в емкостях, уровень воды в емкости) и управляет работой узлов установки в целом. Технической задачей настоящей полезной модели является повышение надежности работы установки за счет увеличения срока бесперебойной работы между профилактическими и ремонтными работами. Техническая задача решается тем, что в установке для производства водного раствора диоксида хлора и хлора, использующей в качестве реагентов серную кислоту, хлорат и хлорид натрия,содержится блок управления, реактор для получения водного раствора диоксида хлора и хлора,контейнеры для реагентов, дозирующие насосы для подачи реагентов в реактор, емкость с водой для промывки реактора, вентили и клапаны для регулирования потоков материалов, водоструйный эжектор, индикатор расхода воздуха, измерительрегулятор температуры и давления, система регулярной промывки реактора и клапан регулярной промывки эжектора. Реактор может быть снабжен также датчиком температуры и датчиком диоксида хлора. На фиг.1 представлено устройство установки. Установка включает блок управления (1),измеритель-регулятор температуры и давления (2),преобразователь давления (3), клапан подачи воды в емкость с водой (4) для аварийной промывки реактора, реактор (5), многофункциональные клапаны (6, 13), дозирующие насосы (7, 12),контейнеры для реагентов (8, 11), водоструйный эжектор (9), датчик диоксида хлора (10), датчик температуры (14), клапан промывки реактора и эжектора (15), клапан промывки реактора (16),воздушный вентиль (17), емкость для хранения воды(18), индикатор расхода воздуха (19). Систему емкость с водой (18), клапан (16) и трубки, по которым идет подача воды из емкости (18) в реактор(5), обозначаем системой регулярной промывки реактора, т.к. в отличие от прототипа, в котором воду в реактор (5) подают только при пуске установки и в аварийной режиме, в предложенной установке промывка идет регулярно в процессе работы (через каждые 2-4 часа в зависимости от производительности установки). Установка работает следующим образом. Реагенты (раствор хлората и хлорида натрия и серная кислота) из контейнеров 8 и 11 насосамидозаторами 7 и 12 через многофункциональные клапаны 6 и 13 подаются в реактор 5, где происходит химическая реакция с образованием водного раствора диоксида хлора и хлора и газообразных диоксида хлора и хлора. Для перемешивания реагентов в реактор 5 подается воздух, количество которого контролируется индикатором расхода воздуха 19 и регулируется вентилем 17. Образовавшаяся газожидкостная смесь из реактора 5 удаляется водоструйным эжектором 9,а получившийся рабочий раствор направляется на обработку воды в качестве комбинированного дезинфектанта. Содержание диоксида хлора в растворе контролируется датчиком диоксида хлора 10. Емкость 18 заполняется через клапан 4 и служит для хранения воды, необходимой для заполнения реактора 5 через клапан 16 в начале каждого цикла работы и промывки его в конце работы. Периодическая промывка реактора 5 и эжектора 9 может осуществляется автоматически также с целью предотвращения забивки их кристаллами сульфата натрия, которые могут образовываться в сечениях каналов при высыхании раствора. Для поддержания процесса в реакторе 5 в заданном режиме служит блок управления 1, который получает информацию о температуре и давлении в реакторе 5 от датчиков температуры 14 и давления 3 через измерительрегулятор 2, а также в заданном режиме открывает и закрывает клапан 15 и клапан 16. Блок управления также контролирует работу насосов-дозаторов 7 и 12. Реактор 5 представляет собой цилиндр объемом 1 литр, имеющий штуцеры для подачи в реактор 5 серной кислоты, раствора хлората и хлорида натрия,воздуха и воды и предохранительный клапан для сброса давления при аварийных ситуациях, а также выходной штуцер для отвода газо-воздушной смеси и отработанного реакционного раствора из реактора 5 в эжектор 9 и сливной клапан, через который из реактора 5 отводится отработанный реакционный раствор в канализацию при аварийных ситуациях. Для предотвращения вероятности обсыхания и забивки кристаллами сульфата натрия воздушных каналов реактора 5 и трубки слива из реактора 5 в эжектор 9 установка снабжена дополнительной системой регулярной промывки и соответственно еще одним клапаном 15, соединяющим трубками емкость с водой 18 и реактор 5. При работе установки с малой производительностью по диоксиду хлора (менее 100 г/час) может возрастать вероятность обсыхания трубки слива из реактора 5. Для предотвращения этого установка снабжена системой регулярной промывки эжектора 9 и слива из реактора в эжектор. Пример. Установка по производству водного раствора диоксида хлора и хлора производительностью 100 г/ч по диоксиду хлора. В качестве реагентов используют серную кислоту с концентрацией 94-96 и водный раствор хлората и хлорида натрия, содержащий 310-330 г/л хлората натрия и 170-190 г/л хлорида натрия. Скорость подачи серной кислоты в реактор 5 - 0,15 л/ч. Скорость подачи раствора хлората и хлорида натрия в реактор 5 - 0,28 л/ч. Разрежение в реакторе составляет 0,03 МПа. Давление воды на входе в эжектор 9 - 0,3 МПа. Расход воды через эжектор 9 не более 2000 л/ч. Двенадцать раз в сутки производится автоматическая промывка реактора 5 через трубку слива из реактора 5 в эжектор 9 и самого эжектора 9. Содержание дезинфицирующего реагента контролируется по диоксиду хлора датчиком 10. При указанных выше режимах производительность установки по диоксиду хлора составляет 50 г/ч, а концентрация диоксида хлора в отходящем из эжектора 9 рабочем растворе составляет не менее 45 мг/л. При этом срок бесперебойной работы установкипрототипа с аналогичными показателями, но без автоматической промывки реактора и трубки слива из реактора в эжектор и эжектор составлял 7 суток(он был принят в качестве срока между профилактическими работами). В установке по примеру в связи с бесперебойной работой срок между профилактическими работами увеличен до 1 раза в квартал. При этом в случае возникновения аварийных ситуаций в сетях (отключение электроэнергии,перебой в подаче воды) срабатывала дополнительная сигнализация от датчика диоксида хлора. ФОРМУЛА ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ 1. Установка для производства водного раствора диоксида хлора и хлора, использующая в качестве реагентов серную кислоту, хлорат и хлорид натрия,содержащая блок управления, реактор для получения водного раствора диоксида хлора и хлора, контейнеры для реагентов, дозирующие насосы для подачи реагентов в реактор, емкость с водой для промывки реактора, вентили и клапаны для регулирования потоков материалов, водоструйный эжектор, индикатор расхода воздуха,измеритель-регулятор температуры и давления,отличающаяся тем, что установка снабжена системой регулярной промывки реактора и эжектора и дополнительным клапаном регулярной промывки эжектора. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что реактор снабжен датчиком температуры. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что установка снабжена датчиком диоксида хлора.