RU2481149C2 - Plant for preparation and dispensing solutions of reagents - Google Patents

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to preparation and dispensing of the solutions of reagents and may be used in water treatment systems as well as chemical and food industries. Proposed plant comprises two vessels with mixers, two-way reversing dry substance screw feeder, reagent solution feed and dispensing system, set of shutoff valves and measurement equipment, microprocessor control unit to completely automate the process.

EFFECT: higher efficiency and accuracy, possibility to service two and more entities at a time.

3 cl, 6 dwg

Description

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.The invention relates to the field of preparation and batching of reagent solutions and can be used in the reagent sector of water treatment and water treatment systems, as well as in the chemical and food industries. The invention is applicable for the preparation of low and medium viscosity solutions with a viscosity of up to 2 Pa · s of mineral and organic substances, polymers, including chemically aggressive or unstable.

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.A known installation for the preparation of a working solution of a reagent containing a solution tank with a stirrer, a supply tank, a pump, an ejector dispenser [1]. The disadvantages of this installation are incomplete reagent dissolution, increased reagent consumption, uneven concentration and supply of the working reagent solution.

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.Closest to the claimed invention is a device based on the cyclic principle of operation [2]. The known device contains two containers, used alternately as mortar and working. The dry reagent or liquid reagent concentrate together with water is supplied to the mixer, which is a receiving funnel with an outlet pipe directed into the movable guide. The change in the operation mode of the tanks occurs by moving the movable guide pipe of the mixer into one of the tanks. At each stage of the cycle, one of the containers is used to prepare the working solution of the reagent, and the other to store and supply the finished working solution of the reagent. After emptying the container for storing the finished working solution of the reagent, it is used to prepare the next batch of the working solution of the reagent, while the other tank performs the function of the tank for storing and supplying the working solution of the reagent. Tanks have outlet openings equipped with adjustable stop valves. The selection of the prepared working solution of the reagent is carried out by one metering pump from the point of connection of the output pipes of the tanks. The advantage of the known device is the cyclic principle of operation, ensuring compactness of the installation, uniform wear of equipment, improving the quality of the supplied working solution of the reagent. The disadvantages of the known device are as follows.

1. Для подачи готового рабочего раствора реагента используется один насос-дозатор. Данное техническое решение снижает надежность конструкции и ограничивает область применения известного устройства.1. A single metering pump is used to supply the finished working solution of the reagent. This technical solution reduces the reliability of the design and limits the scope of the known device.

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.2. The distribution unit of dry matter or reagent concentrate between the tanks contains a movable guide. This technical solution does not allow to seal the system for supplying a dry reagent or reagent concentrate in a container for dissolving and removing gaseous products of a chemical reaction for dissolving a dry reagent, which limits the applicability of the known device.

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.3. Water is introduced together with the dry substance along the guide, and the guide is at an angle to the vertical. When a dry reagent is supplied with water, insoluble clots form, which stick to the surface of the feed unit and clog the guide, which leads to downtime for cleaning the device. Also, clots falling into the solution tank do not completely dissolve, which leads to fluctuations in the concentration of the working solution of the reagent and clogging of the outlet pipes and the metering pump of the installation.

Указанные недостатки не позволяют использовать преимущества циклической схемы в полной мере.These disadvantages do not allow to take full advantage of the cyclic scheme.

Целями изобретения являются повышение надежности конструкции, обеспечение возможности подачи рабочего раствора реагента на два или более объектов, обеспечение раздельного введения воды и реагента.The objectives of the invention are to increase the reliability of the design, providing the ability to supply a working solution of the reagent to two or more objects, ensuring the separate introduction of water and reagent.

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.The problem is solved in that the device’s tanks are used alternately for the preparation of the working solution of the reagent and for its storage and dosing, moreover, dry or concentrated reagent is supplied directly to the tank for the preparation of the working solution. This technical solution eliminates the stage of preparation of the mother liquor and makes it possible to prepare a working solution of the reagent in one stage. The use of the indicated technological scheme makes it possible to exclude from the design a pump for transferring a solution between containers, which leads to an increase in the reliability of the design and the quality of the prepared working reagent solution. An essential feature of the invention is a method for supplying a dry reagent using a double-sided screw feeder, in which the direction of movement of the moving medium is set by the direction of rotation of the electric drive. The feed rate of the dry reagent with a screw feeder can vary over a wide range, which allows for a given rotation speed of the mixing device to ensure uniform introduction of the dry reagent into the tank and to avoid the formation of insoluble clots. The presence of a seal of the dry reagent supply unit makes it possible to organize the removal of gaseous products of the chemical dissolution reaction, including toxic ones. It is possible to supply a concentrated reagent solution to the tank, which is produced by a controlled metering pump. The essential features of the invention are the use of two metering pumps for supplying a working solution, as well as the use of a reverse supply line for a working solution of a reagent with a safety valve in a circuit providing for the supply of a working solution of a reagent to two or more objects. The microcontroller control unit allows you to fully automate the process of preparing a working reagent solution.

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).The set of essential features allows to reduce the area used for the placement of reagent equipment, to ensure the continuity of the process of supplying the working solution of the reagent, to increase the reliability of the unit for preparing the working solution of the reagent, to eliminate the need for constant monitoring of the installation by the operator, to increase the efficiency of dissolution of the reagent and the accuracy of its dosage, to ensure the possibility of use installations for supplying and dosing the working solution of the reagent to two or more objects that one. An additional technical result is an increase in the resource of the units and assemblies of the installation due to the alternate use of all units and assemblies (tanks, pumps, valves, control and measuring devices).

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.Figure 1 shows a schematic diagram of an installation for the preparation and dosing of a working solution of a reagent from a dry substance. Figure 2 shows a schematic diagram of an installation for the preparation and dosing of a working solution of a reagent reagent from a concentrated solution. Figure 3 shows a schematic diagram of an installation for preparing a working solution of a reagent from a dry substance and supply to two objects. Figure 4 shows an example implementation of the installation for the preparation and dosing of 0.1% solution of flocculant "Praestol" with a capacity of 500 l / h

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.The installation consists of two containers 1 and 2 with mixing devices of a frame or blade type mounted on the frame 3. On the frame 3 in the middle there is a portal 4 on which a double-acting dry mix feeder 5 or a concentrated liquid reagent distribution system 6 with shut-off devices 19 and 20, the control cabinet 7, the heating unit 8. If necessary, the feeder 5, the dosing system 6, the control cabinet 7 and the heating unit can be installed directly on the frame 3 or separately from novnogo device. On the frame 3, metering pumps 9 and 10, adjustable shut-off valves 11, 12 and 13 are installed. On tanks 1 and 2 or portal 4, adjustable shut-off valves 14, 15, 16, 17, 19 and 20, and a safety valve 18 are installed.

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.Installation for the preparation and dosing of the reagent is cyclical. At the beginning of the installation, all valves are in a closed state. At the beginning of the cycle, the shut-off device 15 is opened and water is supplied through the heater 8 or without it to the container 1, after filling it, the shut-off device 15 is closed and the dry reagent is dispensed into the tank 1 by a screw feeder 5 or concentrate by the concentrated solution distribution system 6 through the shut-off device 19 and preparation of a working solution of the reagent by stirring with a mixing device. An alternative way of introducing a dry reagent or concentrated reagent solution involves the simultaneous filling of the container and the introduction of the reagent. At the end of the cycle of preparation of the working solution of the reagent in the tank 1, the locking devices 11, 14 open and the system for dispensing the working solution of the reagent 9 is turned on. Parallel to the dosing of the working solution of the reagent from the tank 1, the process of preparing the working solution of the reagent in the tank 2 occurs. This process begins with the transfer to the closed state of the locking devices 13, 17 and the opening of the locking device 16. Through the heater 8 or without it, water is supplied to the container 2, after filling, the locking device is closed oystva 16 dosing vessel 2 dry reagent screw feeder 5 or concentrate concentrated solution distribution system 6 via the locking device 20 and preparation of the working reagent solution by stirring with a stirrer. At the end of the cycle of preparation of the working solution of the reagent in the tank 2, the locking devices 13, 17 open and the dosing system of the working solution of the reagent 10 is turned on. The locking devices 11, 14 are turned into a closed state, and the cycle repeats. As a result, the reagent preparation process takes place continuously. Dry reagent is poured into the hopper of the feeder either by the operator or automatically from the container in which the dry reagent is packaged. Liquid reagent is supplied automatically.

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.The unit is equipped with dry-running sensors located in the supply line of the working reagent solution at the inlet to the metering pumps, and liquid level sensors placed in containers (not shown conditionally in the illustrations). The specified instrumentation allows you to control the feed process and provide a given concentration of the working solution of the reagent. The specified flow rate of the working reagent solution is provided by frequency regulation of metering pumps or by installing a throttle in the supply line of the working reagent solution. The mixing process is controlled by an automated system based on a programmable controller. The controller can be controlled from the local control cabinet or remotely from the dispatcher's remote control. The work process does not require operator involvement. The installation also has drain pipes located at the bottoms of the tanks and equipped with unregulated shut-off valves (not shown in the illustrations). The installation is additionally equipped with non-adjustable shut-off valves and / or non-return valves on the water supply line, the concentrated liquid reagent supply line (if any) and / or the reagent working solution supply line.

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.In case of failure of one of the pumps, the locking device 12 opens, and the reagent is supplied by the second pump from both tanks in turn. In this case, the faulty pump can be dismantled and replaced without stopping the process of preparing the working solution of the reagent.

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.In the installation, designed to supply the working reagent solution to two or more objects, the dosage of the reagent is regulated on each line separately, while the total supply of the working reagent solution by the installation is regulated by a safety valve 18, which ensures that the excess volume of the supplied working reagent solution is fed back into the working capacity.

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.An example implementation of the installation is shown in figure 4. The unit is designed for continuous preparation of a 0.1% Praestol flocculant solution. The plant capacity is 500 l / h. The installation contains two containers with a working volume of 0.5 m ³ each, made of polypropylene, with frame-type mixing devices. The supply of dry reagent is carried out by a feeder with a screw capacity of 3 kg / h with a loading hopper of 70 liters. To dissolve the flocculant, 500 l of pure water with a flow rate of 1000-2000 l / h for 0.25-0.5 hours are fed into the solution tank. Simultaneously with filling with water, 0.5 kg of flocculant is fed into the container with stirring. Dissolution of the flocculant occurs within 20 minutes while stirring with a stirring device at a speed of 50 rpm. The finished working solution of the reagent is dosed with an eccentric screw pump with a capacity of 500 l / h and a pressure of up to 0.6 MPa for 1 hour. In parallel with dosing, the working solution of the reagent is prepared in the second container in a similar way. After emptying the tank, the supply of the working solution of the reagent is made from the second tank. The cycle is repeated to continuously supply the working solution of the reagent.

Использованная литератураReferences

1. Шорохов С.М. и др. Предохранение рек от загрязнений при разработке россыпных месторождений. М.: Недра, 1980, с.155-156.1. Shorokhov S.M. and others. Protection of rivers from pollution during the development of placer deposits. M .: Nedra, 1980, p. 155-156.

2. Европейский патент EP 0229875 (A2), 1987.2. European patent EP 0229875 (A2), 1987.

Claims (3)

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.1. Installation for the preparation and dispensing of reagent solutions, containing two containers with mixing devices, a water supply line, a dry reagent supply device, a reagent working solution supply and dosing system, a set of shutoff valves and measuring equipment, a microprocessor control unit, characterized in that are used alternately as mortar and working, a dry two-sided reversible feeder, a feed and dosing system for working races are used to supply dry matter The reagent solution includes two metering pumps. 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.2. Installation according to claim 1, characterized in that it contains a return line for supplying a working solution of the reagent in a container with a safety valve, and the dosing system includes a line for supplying a working solution of the reagent to two or more objects. 3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что линия подачи воды оснащается нагревателем. 3. Installation according to claim 1 or 2, characterized in that the water supply line is equipped with a heater.

Images