Díky výrobě chlornanu sodného přímo v místě použití nakupujete pouze chlorid sodný. Tím eliminujete zvyšující se náklady na nákup, dopravu a bezpečnost při použití plynného chlóru nebo chlornanu sodného. Výroba chlornanu sodného v místě spotřeby řeší bezpečnostní otázky spojené se skladováním a použitím chlornanu sodného nebo plynného chlóru ve velkém...
MICROCLOR - Nová generace zařízení na výrobu chlornanu sodného v místě použití
Ing. Lubomír Macek, CSc., MBA, konference: Pitná voda Trenčianské Teplice 2011
Nová generace zařízení pro výrobu chlornanu sodného elektrolýzou ze soli přináší:
- Vysokou bezpečnost
- Zvýšenou účinnost
- Plnou automatizace
- Optimalizaci procesu výroby
- Samočistící funkce
- Snížené zanášení
- Nízké nároky na údržbu
Díky výrobě chlornanu sodného přímo v místě použití nakupujete pouze chlorid sodný. Tím eliminujete zvyšující se náklady na nákup, dopravu a bezpečnost při použití plynného chlóru nebo chlornanu sodného. Výroba chlornanu sodného v místě spotřeby řeší bezpečnostní otázky spojené se skladováním a použitím chlornanu sodného nebo plynného chlóru ve velkém.
Obr 1.: Systém pro výrobu 150 kg/den ekvivalentu volného aktivního chlóru
Pole vertikálních buňek tvaru V-Ray systému MICROCLOR umožňuje nepřetržité pasivní odstraňování vyrobeného vodíku. Na výrobu 1 kg ekvivalentu volného aktivního chlóru je potřeba 3 kg soli, 4,4 kWh a 125 l vody.
Současný patent na systém MICROCLOR představuje zcela nový návrh, který je podložen zkušenostmi získanými dvacetiletým intenzivním výzkumem a vývojem v oblasti výroby chlornanu v místě použití.
Návrh zahrnuje všechny výhody současných standardů v tomto odvětví a zároveň přichází s radikálně vylepšenými bezpečnostními aspekty celého procesu. Především způsob, jakým je vodík odstraňován z elektrolytické buňky, představuje velké vylepšení oproti (konvenčním horizontálním elektrolyzérům.
Systém MICROCLOR vyrábí chlornan sodný v místě použití. Systém zahrnuje velké množství jedinečných vylepšení, které jsou vázány patentem. Mezi nejdůležitější vylepšení patří:
- Pasivní odstraňování vodíku
- Řízení vodivosti solanky
- Rektifikace plné vlny stejnosměrného napájení
- Elektrody neprostupují buňkou
- Vysoká rychlost průtoku elektrolytu
- Vyšší úroveň výkonu
- Recirkulační okruh v buňce
- Bez vnitřních mezistěn nebo pouzder
Na současném trhu /se momentálně nevyskytuje žádný jiný systém na výrobu chlornanu sodného, který by zahrnoval alespoň jednu z těchto výhod, natož všech osm současně.
Krátká diskuze ke každému bodu:
Pasivní odstraňování vodíku
Buňky tvaru V-Ray jsou sestaveny vertikálně s recirkulačním okruhem v každé buňce. To umožňuje optimalizovat využití solanky a pasivní uvolnění vodíku z každé buňky. Vodík nemůže přecházet z buňky do buňky. Tento návrh radikálně zvyšuje bezpečnost obsluhy a podstatně snižuje možnost nahromadění vodíku v buňce a eliminuje potenciál katastrofálního selhání. Okamžité odstraňování vodíku z vrcholu každého okruhu buňky velmi redukuje oslepování elektrod a s tím spojenou tvorbu tepla.
Řízení vodivosti solanky
Konstatní proud je dosažen pomocí proudové smyčky se zpětnou vazbou, kde je pomocí programovatelného mikropočítače řízena rychlost čerpadla solanky. Tato zpětná vazba vyrovnává změny teploty, vodivosti a průtoku vody. Titanové, teflonem pokryté zubové čerpadlo je připojeno k elektromotoru s proměnnými otáčkami a zajišťuje odpovídající průtok elektrolytu do buněk. Tím je dosaženo optimální využití soli.
Usměrnění plné vlny stejnosměrného proudu
Návrh usměrňovače stejnosměrného proudu se skládá z plně izolovaného snižovacího transformátoru a můstkového usměrňovače. Stejnosměrné napětí je stabilizováno pomocí primární korekce napětí s odbočkami v krocích o 5, 10 %. Vlnění napětí je menší než 4 % s účinností 99 % a lepší. Přepínací usměrňovač ani tyristorová technologie na úpravu napětí nebyla použita vzhledem k tomu, že se jedná o dvacet let starou technologii, která je příliš nespolehlivá.
Elektrody neprostupují buňkou
Buňka ve tvaru V-Ray se skládá ze třinácti vnitřních bipolárních elektrod.Vnější plochy buňky slouží pro ukončení anod a katod. Všechny povrchy anod jsou pokryty katalyzačním nanopovlakem DSA (Dimensionally Stable Anodes – rozměrově stabilní anody). Návrh buněk vylučuje mokré spoje kabelu se stejnosměrným napájením a problematické těsněnípomocí O-kroužků.
Vysoká rychlost průtoku elektrolytu
(poskytuje)Hydraulický zdvih v okruzích buňek tvaru V-Rayzajišťuje pasivní odstraňování plynného vodíku. Tozpůsobuje vysokou rychlost proudění v recirkulačním okruhu a napříč deskami buňky tvaruV-Ray. Výsledkem vysokorychlostního průtoku je čistící efekt mezi vertikálně namontovanými deskami V-Ray buněk. Toto nové samočistící uspořádání ve skutečnosti eliminuje potřebu čištění buněk kyselinou a snižuje tvorbu tepla.
Vyšší úroveň výkonu
Patentované uspořádání elektrolytických V-Ray buněk poskytuje mnohem účinnější platformu pro výrobu, než je běžný standard v odvětví - 3,5 kg soli a 5,5 kWh na kg ekvivalentu volného aktivního chlóru.
Vertikální V-Ray buňky elektrolyzéru MICROCLOR vyrábí chlornan sodný s koncentrací 0,8 % při spotřebě méně než 3 kg soli a 4,4 kWh na kilogram volného aktivního chlóru.
V současnosti neexistuje konkurenční proces s otevřenou buňkou, který by byl účinnější než systém MICROCLOR.
Vítáme porovnání na místě, bok po boku, s jakýmkoliv výrobcem, který uvádí vyšší účinnost než má zařízení MICROCLOR.
Bez vnitřních mezistěn a průchodů buňkou
Uvnitř buňky se nenachází žádné dělící stěny, pouzdra nebo upevňovací prvky. Buňka je zkonstruována s průhledným akrylátovým tubusem, který podpírá vnitřní bipolární desky, což umožňuje přímou vizuální inspekci systému. Monopolární anodové a katodové desky jsoupřimontovány zvnějšku k podpůrné akrylové trubce.
Údržba a výměna V-Ray buněk
Vertikální návrh V-Ray buněk systému MICROCLOR umožňuje snadné vyjmutí buňky z nosné trubkyjednoduchým způsobem povolením dvou spojů. To zajišťuje snadnou výměnu a údržbu buňky.
Při návrhu systému MICROCLOR jsme vzali v úvahu velmi nepravděpodobný scénář poruchy včetně přímé chyby obsluhy při zacházení s tímto zařízením. Pro všechny proměnné výrobního procesu využíváme sekvenční logiku. Ke změně ze stavu „Připraven“ do výrobního procesu dojde po ověření všech měřených veličin. To se opakuje při každé startovní sekvenci. Tento autodiagnostický postup uzamyká spuštění výroby v případě, že dojde k selhání senzoru nebo k elektrickému zkratu.
Systém pro výrobu chlornanu sodného splňuje požadavky na výrobu 9 – 900 kg ekvivalentu volného aktivního chlóru za den. Jiné kapacity jsou možné jako individuální řešení pro konkrétního zákazníka.
Obr 2.: Nová generace výroby chlornanu sodného na místě použití – technologické schéma
MICROCLOR má modulární design založený na standardních součástech. Tyto součásti mohou být uživatelsky přizpůsobeny. Díky tomu může být zařízení přizpůsobeno širokému spektru uživatelských požadavků
Standardní součásti systému MICROCLOR jsou:
Nerezová sestava opěrného rámu
Změkčovač vody
Nádrž na solanku
Čerpadlo solanky
Elektrolytické buňky
Řídící panel PLC namontovaný na rámu
Usměrňovač stejnosměrného proudu
Nádrž na roztok chlornanu sodného
Dávkovací čerpadlo
Dmychadlo pro odvětrání vodíku
Kapacita zařízení: 9 – 900 kg za den ekvivalentu volného aktivního chlóru
Řízení: automatické, řízené hladinou v nádrži na chlornan sodný
Koncentrace chlornanu: 0,8 ± 0,05 %
Spotřeba na kg volného aktivního chlóru: 3 kg NaCl, 4,4 kWH, 125 l vody
Vstupní voda: pitná voda, 0,2 – 0,55 MPa, 5 – 27 °C
Sůl: čistota 99,7 %, vakuovaná
Napájení elektrickou energií: systémy 9 – 36 kg/den 230 V, 1 fáze, 55 Hz
36 – 900kg/den: 420 V, 3 fáze, 55 Hz
Řídící kabinet: nerez 304 NEMA 4X
Interface pro obsluhu: 6“ barevný displej
PLC: Allen Bradley 1400
Nádrže na solanku a na chlornan musí být individuálně navrženy pro každou aplikaci.