установка для приготовления и дозирования растворов реагентов

Формула изобретения

1. Установка для приготовления и дозирования растворов реагентов, содержащая две емкости с перемешивающими устройствами, линию подачи воды, устройство подачи сухого реагента, систему подачи и дозирования рабочего раствора реагента, комплекс запорной арматуры и измерительного оборудования, микропроцессорный блок управления, отличающаяся тем, что емкости используются поочередно в качестве растворных и рабочих, для подачи сухого вещества используется шнековый двусторонний реверсивный питатель, система подачи и дозирования рабочего раствора реагента включает два дозирующих насоса.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она содержит линию обратной подачи рабочего раствора реагента в емкости с предохранительным клапаном, и система дозирования включает в себя линии подачи рабочего раствора реагента на два или более объекта.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что линия подачи воды оснащается нагревателем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области приготовления и дозирования растворов реагентов и может использоваться в реагентном хозяйстве систем водоочистки и водоподготовки, а также в химической и пищевой отраслях. Изобретение применимо для приготовления низко- и средневязких растворов с вязкостью до 2 Па·с минеральных и органических веществ, полимеров, в том числе химически агрессивных или неустойчивых.

Известна установка для приготовления рабочего раствора реагента, содержащая растворный бак с мешалкой, расходный бак, насос, дозатор-эжектор [1]. Недостатками данной установки являются неполное растворение реагента, повышенный расход реагента, неравномерность концентрации и подачи рабочего раствора реагента.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство, основанное на циклическом принципе работы [2]. Известное устройство содержит две емкости, используемые поочередно в качестве растворных и рабочих. Сухой реагент или жидкий концентрат реагента совместно с водой подается в смеситель, представляющий собой приемную воронку с выходной трубой, направленной в подвижную направляющую. Смена режима работы емкостей происходит путем перемещения подвижной направляющей трубы смесителя в одну из емкостей. На каждом этапе цикла одна из емкостей используется для приготовления рабочего раствора реагента, а другая для хранения и подачи готового рабочего раствора реагента. После опорожнения емкости для хранения готового рабочего раствора реагента она используется для приготовления следующей партии рабочего раствора реагента, в то время как другая емкость выполняет функцию емкости для хранения и подачи рабочего раствора реагента. Емкости имеют выпускные отверстия, оборудованные регулируемой запорной арматурой. Отбор приготовленного рабочего раствора реагента производится одним насос-дозатором из точки соединения выходных труб емкостей. Достоинством известного устройства является циклический принцип работы, обеспечивающий компактность установки, равномерность износа оборудования, повышение качества подаваемого рабочего раствора реагента. Недостатки известного устройства заключаются в следующем.

1. Для подачи готового рабочего раствора реагента используется один насос-дозатор. Данное техническое решение снижает надежность конструкции и ограничивает область применения известного устройства.

2. Узел распределения сухого вещества или концентрата реагента между баками содержит подвижную направляющую. Данное техническое решение не позволяет реализовать уплотнение системы подачи сухого реагента или концентрата реагента в емкости для растворения и отвод газообразных продуктов химической реакции растворения сухого реагента, что ограничивает область применимости известного устройства.

3. Вода вводится совместно с сухим веществом по направляющей, причем направляющая находится под углом к вертикали. При подаче сухого реагента с водой образуются труднорастворимые сгустки, которые налипают на поверхности узла подачи и забивают направляющую, что приводит к простоям для прочистки устройства. Также сгустки, попадающие в растворную емкость, не растворяются полностью, что приводит к колебаниям концентрации рабочего раствора реагента и забиванию выходных труб и насоса-дозатора установки.

Указанные недостатки не позволяют использовать преимущества циклической схемы в полной мере.

Целями изобретения являются повышение надежности конструкции, обеспечение возможности подачи рабочего раствора реагента на два или более объектов, обеспечение раздельного введения воды и реагента.

Задача решается тем, что емкости устройства используются поочередно для приготовления рабочего раствора реагента и для его хранения и дозирования, причем сухой или концентрированный реагент подается напрямую в емкость для приготовления рабочего раствора. Данное техническое решение позволяет исключить стадию приготовления маточного раствора и делает возможным приготовление рабочего раствора реагента в одну стадию. Применение указанной технологической схемы позволяет исключить из конструкции насос перекачки раствора между емкостями, что приводит к повышению надежности конструкции и качества приготавливаемого рабочего раствора реагента. Существенным признаком изобретения является способ подачи сухого реагента с помощью двустороннего шнекового питателя, в котором направление движения перемещаемой среды задается направлением вращения электропривода. Скорость подачи сухого реагента шнековым питателем может варьироваться в широком диапазоне, что позволяет при заданной скорости вращения перемешивающего устройства обеспечить равномерное введение сухого реагента в емкость и избежать образования труднорастворимых сгустков. Наличие уплотнения узла подачи сухого реагента дает возможность организовать отвод газообразных продуктов химической реакции растворения, в том числе токсичных. Возможна подача в емкости концентрированного раствора реагента, которая производится управляемым насосом-дозатором. Существенными признаками изобретения являются использование двух насосов-дозаторов для подачи рабочего раствора, а также использование линии обратной подачи рабочего раствора реагента с предохранительным клапаном в схеме, предусматривающей подачу рабочего раствора реагента на два или более объектов. Микроконтроллерный блок управления позволяет полностью автоматизировать процесс приготовления рабочего раствора реагента.

Совокупность существенных признаков позволяет снизить площадь, используемую для размещения оборудования реагентного хозяйства, обеспечить непрерывность процесса подачи рабочего раствора реагента, повысить надежность узла приготовления рабочего раствора реагента, исключить необходимость постоянного контроля работы установки оператором, увеличить эффективность растворения реагента и точность его дозирования, обеспечить возможность использования установки для подачи и дозирования рабочего раствора реагента на два или более объекта. Дополнительным техническим результатом является повышение ресурса узлов и агрегатов установки за счет поочередного использования всех узлов и агрегатов (емкостей, насосов, запорной арматуры, контрольно-измерительных устройств).

На фиг.1 изображена принципиальная схема установки для приготовления и дозирования рабочего раствора реагента из сухого вещества. На фиг.2 изображена принципиальная схема установки для приготовления и дозирования рабочего раствора реагента реагента из концентрированного раствора. На фиг.3 изображена принципиальная схема установки для приготовления рабочего раствора реагента из сухого вещества и подачи на два объекта. На фиг.4 приведен пример реализации установки для приготовления и дозирования 0,1% раствора флокулянта «Праестол» производительностью 500 л/ч.

Установка представляет собой две емкости 1 и 2 с перемешивающими устройствами рамного или лопастного типа, установленные на раме 3. На раму 3 посередине устанавливается портал 4, на который устанавливается питатель сухой смеси двустороннего действия 5 или система распределения концентрированного жидкого реагента 6 с запорными устройствами 19 и 20, шкаф управления 7, нагревательный блок 8. При необходимости питатель 5, система дозирования 6, шкаф управления 7 и нагревательный блок могут устанавливаться непосредственно на раму 3 или отдельно от основного устройства. На раму 3 устанавливаются насосы-дозаторы 9 и 10, регулируемая запорная арматура 11, 12 и 13. На емкости 1 и 2 или портал 4 устанавливается регулируемая запорная арматура 14, 15, 16, 17, 19 и 20, предохранительный клапан 18.

Установка для приготовления и дозирования реагента работает циклически. В начале работы установки вся запорная арматура находится в закрытом состоянии. В начале цикла открывается запорное устройство 15 и через нагреватель 8 или без него вода подается в емкость 1, после ее наполнения происходят закрытие запорного устройства 15 и дозирование в емкость 1 сухого реагента шнековым питателем 5 или концентрата системой распределения концентрированного раствора 6 через запорное устройство 19 и подготовка рабочего раствора реагента путем размешивания перемешивающим устройством. Альтернативный вариант введения сухого реагента или концентрированного раствора реагента предполагает одновременное наполнение емкости и введение реагента. По окончании цикла подготовки рабочего раствора реагента в емкости 1 происходит открытие запорных устройств 11, 14 и включается система дозировании рабочего раствора реагента 9. Параллельно дозированию рабочего раствора реагента из емкости 1 происходит процесс подготовки рабочего раствора реагента в емкости 2. Указанный процесс начинается с перевода в закрытое состояние запорных устройств 13, 17 и открытия запорного устройства 16. Через нагреватель 8 или без него вода подается в емкость 2, после ее наполнения происходят закрытие запорного устройства 16, дозирование в емкость 2 сухого реагента шнековым питателем 5 или концентрата системой распределения концентрированного раствора 6 через запорные устройства 20 и подготовка рабочего раствора реагента путем размешивания перемешивающим устройством. По окончании цикла подготовки рабочего раствора реагента в емкости 2 происходит открытие запорных устройств 13, 17 и включается система дозировании рабочего раствора реагента 10. Запорные устройства 11, 14 переводятся в закрытое состояние, и цикл повторяется. В результате процесс подготовки реагента происходит непрерывно. Засыпка сухого реагента в бункер питателя осуществляется либо оператором, либо автоматически с тары, в которой расфасован сухой реагент. Подача жидкого реагента ведется автоматически.

Установка оснащается датчиками сухого хода, размещенными в линии подачи рабочего раствора реагента на входе в насосы-дозаторы, и датчиками уровня жидкости, размещенными в емкостях (на иллюстрациях условно не показаны). Указанная контрольно-измерительная аппаратура позволяет контролировать процесс подачи и обеспечивать заданную концентрацию рабочего раствора реагента. Заданный расход рабочего раствора реагента обеспечивается частотным регулированием насосов-дозаторов либо установкой дросселя в линию подачи рабочего раствора реагента. Управление процессом затворения ведется автоматизированной системой на базе программируемого контроллера. Управление контроллером может производиться с местного шкафа управления либо дистанционно с пульта диспетчера. Процесс работы не требует участия оператора. Также установка имеет сливные патрубки, расположенные в днищах емкостей и оборудованные нерегулируемой запорной арматурой (на иллюстрациях не показаны). Установка дополнительно комплектуется нерегулируемой запорной арматурой и/или обратными клапанами на линии подачи воды, линии подачи концентрированного жидкого реагента (при ее наличии) и/или линии подачи рабочего раствора реагента.

В случае выхода одного из насосов из строя запорное устройство 12 открывается, и подача реагента осуществляется вторым насосом из обеих емкостей поочередно. При этом неисправный насос может быть демонтирован и заменен без остановки процесса приготовления рабочего раствора реагента.

В установке, предназначенной для подачи рабочего раствора реагента на два или более объекта, дозирование реагента регулируется на каждой линии отдельно, при этом общая подача рабочего раствора реагента установкой регулируется предохранительным клапаном 18, обеспечивающим подачу избыточного объема подаваемого рабочего раствора реагента обратно в рабочую емкость.

Пример реализации установки приведен на фиг.4. Установка предназначена для непрерывного приготовления 0,1% раствора флокулянта «Праестол». Производительность установки составляет 500 л/ч. Установка содержит две емкости рабочим объемом 0,5 м³ каждая, выполненных из полипропилена, с перемешивающими устройствами рамного типа. Подачу сухого реагента производят питателем шнековым производительностью 3 кг/ч с загрузочным бункером объемом 70 литров. Для растворения флокулянта в растворную емкость подают 500 л чистой воды с расходом 1000-2000 л/ч в течение 0,25-0,5 часа. Одновременно с наполнением водой в емкость подают 0,5 кг флокулянта при перемешивании. Растворение флокулянта происходит в течение 20 минут при перемешивании перемешивающим устройством со скоростью вращения 50 об/мин. Готовый рабочий раствор реагента дозируют эксцентриковым шнековым насосом с производительностью 500 л/ч и напором до 0,6 МПа в течение 1 часа. Параллельно дозированию производят приготовление рабочего раствора реагента во второй емкости аналогичным образом. После опорожнения емкости подачу рабочего раствора реагента производят из второй емкости. Цикл повторяется для непрерывной подачи рабочего раствора реагента.

Использованная литература

1. Шорохов С.М. и др. Предохранение рек от загрязнений при разработке россыпных месторождений. М.: Недра, 1980, с.155-156.

2. Европейский патент EP 0229875 (A2), 1987.