”—“–ќ…—“¬ќ ƒЋя Ќ≈ѕ–≈–џ¬Ќќ… ѕ≈–≈–јЅќ“ » ћќ–— ќ… ¬ќƒџ — ¬џƒ≈Ћ≈Ќ»≈ћ »« Ќ≈≈ ќЅ≈——ќЋ≈ЌЌќ… ¬ќƒџ, ¬ќƒќ–ќƒј,  »—Ћќ–ќƒј, ћ≈“јЋЋќ¬ » ƒ–”√»’ —ќ≈ƒ»Ќ≈Ќ»…, –ј«ƒ≈Ћ»“≈Ћ№ »ќЌќ¬ ƒЋя –ј«ƒ≈Ћ≈Ќ»я ћќ–— ќ… ¬ќƒџ ћј√Ќ»“Ќџћ ѕќЋ≈ћ Ќј ќЅ≈——ќЋ≈ЌЌ”ё ¬ќƒ”, јЌќЋ»“ »  ј“ќЋ»“, ќ“ƒ≈Ћ»“≈Ћ№-Ќ≈…“–јЋ»«ј“ќ– ƒЋя ќ“ƒ≈Ћ≈Ќ»я √»ƒ–ј“Ќќ… ќЅќЋќ„ » ќ“ »ќЌќ¬ » Ќ≈…“–јЋ»«ј÷»» Ќј Ќ»’ ЁЋ≈ “–»„≈— »’ «ј–яƒќ¬ » √≈Ќ≈–ј“ќ– ¬ќƒќ–ќƒј

”—“–ќ…—“¬ќ ƒЋя Ќ≈ѕ–≈–џ¬Ќќ… ѕ≈–≈–јЅќ“ » ћќ–— ќ… ¬ќƒџ — ¬џƒ≈Ћ≈Ќ»≈ћ »« Ќ≈≈ ќЅ≈——ќЋ≈ЌЌќ… ¬ќƒџ, ¬ќƒќ–ќƒј,  »—Ћќ–ќƒј, ћ≈“јЋЋќ¬ » ƒ–”√»’ —ќ≈ƒ»Ќ≈Ќ»…, –ј«ƒ≈Ћ»“≈Ћ№ »ќЌќ¬ ƒЋя –ј«ƒ≈Ћ≈Ќ»я ћќ–— ќ… ¬ќƒџ ћј√Ќ»“Ќџћ ѕќЋ≈ћ Ќј ќЅ≈——ќЋ≈ЌЌ”ё ¬ќƒ”, јЌќЋ»“ »  ј“ќЋ»“, ќ“ƒ≈Ћ»“≈Ћ№-Ќ≈…“–јЋ»«ј“ќ– ƒЋя ќ“ƒ≈Ћ≈Ќ»я √»ƒ–ј“Ќќ… ќЅќЋќ„ » ќ“ »ќЌќ¬ » Ќ≈…“–јЋ»«ј÷»» Ќј Ќ»’ ЁЋ≈ “–»„≈— »’ «ј–яƒќ¬ » √≈Ќ≈–ј“ќ– ¬ќƒќ–ќƒј


RU (11) 2199492 (13) C2

(51) 7 C02F9/12, C02F1/46, C02F1/48, B01J7/00, C02F9/12, C02F1:46, C02F1:48, C02F103:08 

(12) ќѕ»—јЌ»≈ »«ќЅ–≈“≈Ќ»я   ѕј“≈Ќ“” –ќ——»…— ќ… ‘≈ƒ≈–ј÷»» 
—татус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) «а€вка: 2000100211/12 
(22) ƒата подачи за€вки: 2000.01.11 
(24) ƒата начала отсчета срока действи€ патента: 2000.01.11 
(45) ќпубликовано: 2003.02.27 
(56) —писок документов, цитированных в отчете о поиске: SU 361981 A, 13.12.1972.  лассен ¬.». ќмагничивание водных систем. - ћ.:’ими€, 1982, с.157 и 158. DE 3031673 A1, 01.04.1982. RU 2104969 C1, 20.02.1998. RU 2040328 C1, 27.07.1995. 
(71) «а€витель(и): јль€нов ћихаил »ванович; ¬асюта ћари€ ћихайловна 
(72) јвтор(ы): јль€нов ћ.».; ¬асюта ћ.ћ. 
(73) ѕатентообладатель(и): јль€нов ћихаил »ванович; ¬асюта ћари€ ћихайловна 
јдрес дл€ переписки: 153013, г.»ваново, ул.  авалерийска€, 46ј, кв.40, ћ.». јль€нову 

(54) ”—“–ќ…—“¬ќ ƒЋя Ќ≈ѕ–≈–џ¬Ќќ… ѕ≈–≈–јЅќ“ » ћќ–— ќ… ¬ќƒџ — ¬џƒ≈Ћ≈Ќ»≈ћ »« Ќ≈≈ ќЅ≈——ќЋ≈ЌЌќ… ¬ќƒџ, ¬ќƒќ–ќƒј,  »—Ћќ–ќƒј, ћ≈“јЋЋќ¬ » ƒ–”√»’ —ќ≈ƒ»Ќ≈Ќ»…, –ј«ƒ≈Ћ»“≈Ћ№ »ќЌќ¬ ƒЋя –ј«ƒ≈Ћ≈Ќ»я ћќ–— ќ… ¬ќƒџ ћј√Ќ»“Ќџћ ѕќЋ≈ћ Ќј ќЅ≈——ќЋ≈ЌЌ”ё ¬ќƒ”, јЌќЋ»“ »  ј“ќЋ»“, ќ“ƒ≈Ћ»“≈Ћ№-Ќ≈…“–јЋ»«ј“ќ– ƒЋя ќ“ƒ≈Ћ≈Ќ»я √»ƒ–ј“Ќќ… ќЅќЋќ„ » ќ“ »ќЌќ¬ » Ќ≈…“–јЋ»«ј÷»» Ќј Ќ»’ ЁЋ≈ “–»„≈— »’ «ј–яƒќ¬ » √≈Ќ≈–ј“ќ– ¬ќƒќ–ќƒј 

»зобретение относитс€ к технологии непрерывной переработки морской воды с выделением из нее пресной воды и сырьевых ресурсов. ”стройство дл€ непрерывной переработки морской воды содержит последовательно соединенные разделитель ионов, отделитель-нейтрализатор и генератор водорода, образующие первую технологическую линию. ¬торую технологическую линию образуют второй отделитель-нейтрализатор, реактор-смеситель и генератор водорода, работающий на обессоленной воде и щелочном расплаве. –азделитель ионов, предназначенный дл€ разделени€ морской воды на обессоленную воду, католит и анолит, содержит секцию предварительного омагничивани€ воды круговым магнитным полем и секцию разделени€, выполненную в виде центрального трубопровода, к которому через щели по диаметру присоединены два трубопровода меньшего диаметра дл€ выделени€ анолита и католита. ќтделитель-нейтрализатор дл€ отделени€ гидратной оболочки от анионов и катионов и нейтрализации на них электрических зар€дов содержит патрубки дл€ ввода парообразного католита и анолита, конические сетки, несущие положительный и отрицательный зар€ды, и нейтрализатор, имеющий металлический шаровой контакт и контакт из расплавленного лити€ или натри€. √енератор водорода содержит теплоизол€ционный корпус с реакционной зоной дл€ взаимодействи€ расплавленного лити€ и воды и системой охлаждени€ реакционной массы с выделением из нее водного раствора гидроокиси лити€ и водорода. “ехнический эффект - извлечение из морской воды пресной воды, водорода, кислорода и других ценных продуктов, осуществл€емое в непрерывном технологическом процессе. 4 с.п. ф-лы, 9 ил., 1 табл. 


ќѕ»—јЌ»≈ »«ќЅ–≈“≈Ќ»я



ƒанное изобретение - это группа изобретений, которые объединены в единое целое и направлены на получение сырьевых ресурсов из морской воды за счет физико-химических процессов, которым подвергаетс€ морска€ вода, двигающа€с€ непрерывно по двум технологическим лини€м.

ќсновна€ цель данного изобретени€ - замена на всей планете «емл€ углеводородного топлива (газ, продукты нефтепереработки, уголь, торф) на экологически чистое водородное топливо (чистый водород), а также дл€ обеспечени€ пресной водой промышленности и сельского хоз€йства, а также сырьем дл€ химической и металлургической промышленности.

” рассматриваемого ниже технологического процесса полного аналога нет, т. к. в литературе нет описани€ технологического процесса, по которому в едином и непрерывном технологическом цикле из морской воды выдел€етс€ сразу целый р€д продуктов, указанных выше.

ќднако в технологический процесс вход€т многие технические решени€, на основе которых, при их объединении в единый технологический процесс и создано данное изобретение.

1. »з уровн€ техники известно устройство дл€ разделени€ морской воды на католит, анолит и обессоленную воду посредством магнитного пол€ с магнитным потоком, направленным перпендикул€рно движению потока воды (SU 361981, 13.12.1972, — 02 F 1/48). ќднако наше изобретение конструктивно отличаетс€ от предлагаемого изобретени€.

2. »з уровн€ техники известно также устройство дл€ омагничивани€ воды круговым магнитным полем, описанное  лассеном ¬.». "ќмагничивание водных систем", ћ. : ’ими€, 1985, с.157-158. Ёто изобретение решает поставленную задачу только на половину, т.к. не раздел€ет воду на анолит - обессоленную воду - католит.

3.  ак известно, взаимодействие расплавленного лити€ и воды сопровождаетс€ взрывом, кроме того расплавленный литий €вл€етс€ пожароопасным веществом ("’ими€ и технологи€ редких и рассе€нных элементов"  .ј. Ѕольшаков, часть I, ”чебное пособие дл€ вузов, ћ.: ¬ысша€ школа, 1976, с.8, 75).

¬ рассматриваемом изобретении технологический процесс и конструкци€ генератора водорода исключают проведение химической реакции получени€ водорода во взрывоопасном варианте.

4. ќднако известно, что проводимость диэлектриков, каким €вл€етс€ вод€ной пар, при высоких напр€жени€х резко возрастает и начинаетс€ ударна€ ионизаци€ ( ратка€ химическа€ энциклопеди€, ћ.: —оветска€ энциклопеди€, 1961, с. 1184). Ќа сетки отделител€-нейтрализатора подаетс€ напр€жение, которое исключает по€вление ударной ионизации.

5. Ќаиболее близким аналогом по п. 4 генератора водорода может быть рассмотрена установка дл€ получени€ водорода термохимическим разложением воды, содержаща€ реакционную зону и теплообменник (RU 204032, ¬ 01 J 37/00, 27.07.95, 110). Ёто совсем другой процесс, и он не может конкурировать с рассматриваемым изобретением.

–ешение поставленной задачи требует новых высоких технологий, обеспечивающих огромные скорости реакции между компонентами реакции. ƒанное изобретение базируетс€ на четырех специально разработанных способах, обеспечивающих высокие скорости реакций между реагентами, вплоть до мгновенной скорости реакции - нейтрализаци€ электрических зар€дов на ионах, не имеющих гидратных оболочек, с образованием целевого продукта.

ƒл€ каждого способа разработан специальный аппарат, в котором проходит соответствующий физико-химический процесс.

ѕоставленна€ задача решаетс€ тем, что устройство дл€ непрерывной переработки морской воды с выделением из нее обессоленной воды, водорода, кислорода, металлов и других соединений содержит последовательно соединенные разделитель ионов дл€ разделени€ морской воды магнитным полем на обессоленную воду, анолит и католит, отделитель-нейтрализатор дл€ отделени€ гидратной оболочки от анионов и катионов и нейтрализации на них электрических зар€дов и генератор водорода дл€ получени€ водорода взаимодействием расплавленного лити€ и воды, которые образуют первую технологическую линию. ѕоследовательно соединенные второй отделитель-нейтрализатор, реактор-смеситель и генератор водорода, работающий на обессоленной воде и щелочном расплаве, образуют вторую технологическую линию.

–азделитель ионов дл€ разделени€ морской воды на обессоленную воду, католит и анолит содержит трубопровод, размещенный в магнитном поле, секцию предварительного омагничивани€ воды круговым магнитным полем, создаваемым катушкой электромагнита, снабженную приспособлением дл€ тангенциального ввода воды. —екци€ разделени€ предварительно омагниченной воды посредством магнитного пол€ с магнитным потоком, перпендикул€рным направлению движени€ воды, выполнена в виде центрального трубопровода, к которому через щели по диаметру присоединены два трубопровода меньшего диаметра дл€ вывода анолита и католита.

ќтделитель-нейтрализатор, предназначенный дл€ отделени€ гидратной оболочки от анионов и катионов и нейтрализации на них электрических зар€дов, содержит последовательно соединенные друг с другом устройство дл€ подачи на конические сетки посто€нного тока высокого напр€жени€, отделитель, снабженный патрубками дл€ ввода парообразного католита и анолита, двум€ коническими сетками, несущими, соответственно, положительный и отрицательный зар€ды, двум€ гасител€ми скорости паров анолита и католита и двум€ направл€ющими цилиндрами дл€ ввода не содержащих гидратной оболочки анионов и катионов в нейтрализатор, и нейтрализатор, включающий генератор посто€нного тока низкого напр€жени€ и внешнюю цепь генератора, в которую вход€т металлический шаровой контакт и контакт из расплавленного лити€ или натри€.

√енератор водорода содержит теплоизол€ционный корпус, в котором предусмотрена реакционна€ зона дл€ взаимодействи€ расплавленного лити€ и воды.  орпус также снабжен системой охлаждени€ реакционной массы холодным теплоносителем с выделением из нее водного раствора гидроокиси лити€ и водорода, патрубками дл€ отвода водорода и водного раствора гидроокиси лити€.  роме того, генератор имеет патрубки ввода анолита и католита в межтрубное пространство реакционной зоны и патрубки вывода парообразного католита и анолита, снабженные электрическими подогревател€ми.

—ущность изобретени€

”стройство дл€ непрерывной переработки морской воды с выделением из нее обессоленной воды, водорода, кислорода, металлов и других соединений базируетс€ на двух технологических процессах, включающих в себ€ следующие стадии процесса.

ѕервый технологический процесс.

—тади€ I. –азделение морской воды под действием магнитного пол€ на три фракции: анолит - обессоленна€ вода - католит,

проход€щий процесс рассмотрим на примере LiCl

а) диссоциаци€ LiCl в Ќ2ќ

LiCl --> Li+ + Cl- (1)

б) разделение морской воды в разделителе ионов под действием магнитного пол€ проходит по следующей схеме:



—тади€ 2. ѕути использовани€ анолита и католита, полученных после отделени€ из морской воды обессоленной воды.

ѕути использовани€ анолита и католита €вл€ютс€ следующими:

а) анолит и католит после выхода из разделител€ ионов смешиваютс€, и смешанный раствор отправл€етс€ обратно в океан, где происходит его разбавление до начальной концентрации солей в океане;

б) смешанный раствор по пункту (а) направл€етс€ на полигон дл€ естественного испарени€ воды (дл€ стран с жарким климатом) с целью получени€ естественной морской соли и дальнейшую отправку ее на переработку;

в) католит и анолит по отдельным трубопроводам направл€ютс€ дл€ глубокой переработки на предпри€ти€ химического и металлургического профил€ с целью получени€ целевых продуктов (индивидуальных металлов, солей металлов).

¬ первый технологический процесс вводитс€ только обессоленна€ вода, а вывод€тс€ - водород и кислород.

—тади€ 3. –азделение водного раствора LiќЌ на две фракции: анолит и католит.

”равнение реакции

LiќЌ --> Li+ + ќЌ- (4),

Li+ + nЌ2ќ --> Li+ 6Ќ2ќ + (n-6)Ќ2ќ (5),

ќЌ- + nЌ2ќ --> ќЌ- 6Ќ2ќ + (n-6)Ќ2ќ (6).

—тади€ 4. ќтделение с ионов гидратной оболочки.

”равнение реакции





—тади€ 5. Ќейтрализаци€ электрических зар€дов на ионах Li+ и ќЌ- с образованием металлического лити€, воды и кислорода.

”равнение реакции





—тади€ 6. ѕолучение водорода и: водного раствора LiќЌ

”равнение реакции

2Li + 2Ќ2ќ --> Ќ2 + 2LiќЌ (3).

—тади€ 7. ќхлаждение продуктов реакции с помощью абсорбционной холодильной машины.

јбсорбционна€ холодильна€ машина предназначена дл€ утилизации тепла, выдел€ющегос€ за счет проведени€ химической реакции между щелочными металлами Li, Na и водой.

“епловой эффект этой реакции составл€ет

2Li + 2Ќ2ќ --> Ќ2 + 2LiќЌ + 484 кƒж/моль (9, с.248)

—тади€ 8. ќчистна€ фильтраци€ щелочного раствора.

ƒл€ непрерывной переработки морской воды в описанном выше технологическом процессе разработаны специальные аппараты:

- разделитель ионов и промышленный блок разделителей ионов;

- отделитель катионов и анионов от гидратной оболочки и нейтрализатор электрических зар€дов на ионах (отделитель-нейтрализатор);

- генератор водорода;

- модернизированна€ абсорбционна€ холодильна€ машина;

- фракционный разделитель.

1. –азделитель ионов и промышленный блок разделителей ионов.

Ќа фиг.1 дана схема разделител€ ионов и схема промышленного блока разделителей ионов.

ѕримечание: на листах с чертежами фигур текст названи€ изобретени€ сокращен до "”стройство дл€ непрерывной переработки морской воды..."

‘иг. 1. —хема разделител€ ионов и схема промышленного блока разделителей ионов.

1 - разделитель ионов; 2 - перва€ секци€ или секци€ предварительного омагничивани€ морской воды; 3 - катушка электромагнита; 4 - втора€ секци€ или секци€ разделени€ ионов; 5 - труба дл€ вывода анолита; 6 - €рмо электромагнита; 7 - входна€ щель дл€ прохода анионов; 8 - труба дл€ вывода обессоленной воды; 9 - катушка электромагнита; 10 - железный сердечник электромагнита; 11 - входна€ щель дл€ прохода катионов; 12 - труба дл€ вывода католита; 13 - промышленный блок разделителей ионов; 14 - защита от магнитного излучени€; 15 - корпус; 16 - трубопровод, собирающий анолит; 17 - трубопровод, подвод€щий обессоленную воду; 18 - трубопровод, собирающий обессоленную воду; 19 - патрубок дл€ отвода обессоленной воды; 20 - парубок дл€ отвода анолита; 21 - трубопровод, распредел€ющий морскую воду по разделител€м ионов; 22 - трубопровод, собирающий католит; 23 - тангенциальный ввод морской воды в разделитель ионов.

–азделитель ионов предназначен дл€ разделени€ морской воды под действием магнитного пол€ на три фракции: анолит - обессоленна€ вода - католит.

–азделитель ионов представл€ет собой трубопровод, размещенный в магнитном поле, и дополнительно содержит секцию предварительного омагничивани€ воды круговым магнитным полем, создаваемым катушкой электромагнита, снабженную приспособлением дл€ тангенциального ввода воды, а секци€ разделени€ предварительно омагниченной воды посредством магнитного пол€ с магнитным потоком, перпендикул€рным направлению движени€ воды, выполнена в виде центрального трубопровода, к которому через щели по диаметру присоединены два трубопровода меньшего диаметра дл€ вывода анолита и католита.

ѕринцип работы первой секции.

¬о входной патрубок 23 (фиг.1) тангенциально подаетс€ морска€ вода с концентрацией солей 3,5 вес.%. “огда при диссоциации 3,5% соли будет образовано 3,5% катионов и 3,5% анионов /применительно к одновалентным металлам).

ѕри движении вод€ного потока, текущего в турбулентном режиме, он пересекает магнитно-силовые линии, создаваемые соленоидом. ѕри этом, как показано в (I, с. 47-50, 58), электродинамическое движение ионов в магнитном поле приводит к возникновению микровихрей в зоне действи€ магнитного пол€, что приводит к микротурбулизации системы и как следствие этого €влени€ увеличиваетс€ концентраци€ ионов вблизи стенок трубопровода, что приводит к неоднородности плотности в потоке (в середине потока плотность меньше, чем у стенки трубопровода).

”величение времени пребывани€ потока в магнитном поле приводит к тому, что в центральной части потока ионов становитс€ меньше и происходит их концентраци€ в переходном слое, существующем между ламинарным и турбулентным движени€ми в потоке трубопровода.

“аким образом, поток омагниченной морской воды, выход€щий из секции предварительного омагничивани€ морской воды и затем вход€щий в секцию разделени€ морской воды на анолит - обессоленную воду - католит, имеет, по площади круга (сечение √-√ фиг.1), неоднородную структуру:

- основна€ часть ионов (катионы и анионы) сгруппирована в гидродинамическом пограничном слое турбулентного потока, т.е. у внутренней поверхности трубопровода, в результате этого концентраци€ ионов в поверхностном слое возрастает до 17,5% (по расчету), при этом ионы движутс€ вместе с потоком в одном направлении (1, c.4);

- в центральной части потока содержание ионов минимальное, т.к. больша€ часть ионов перемещена к внутренней стенке трубопровода за счет совместного действи€ турбулентного потока, магнитного пол€ и микровихрей.

ќбща€ концентраци€ ионов при выходе из первой секции в общем объеме остаетс€ без изменени€, но увеличиваетс€ у внутренней стенки трубопровода.

ѕринцип работы второй секции.

¬ основу работы второй секции разделител€ ионов положен принцип разделени€ разноименных зар€дов в проводнике, движущемс€ перпендикул€рно магнитному потоку (это как раз то, что происходит в электрических генераторах). “еори€ этого процесса дана в (2, с.140-142).

¬ разделителе ионов роль металлического проводника выполн€ет предварительно омагниченный электролит (морска€ вода), который движетс€ между двум€ полюсами второго магнита (см. фиг.1) перпендикул€рно его магнитному потоку и пересека€ его, что и приводит к разделению ионов в разные стороны, т.е. отрицательные ионы будут двигатьс€ влево, положительные - вправо.

“ак как ионы, выход€щие с потоком из первой секции, наход€тс€ у внутренней поверхности трубопровода, то в разрезе поток будет представл€ть круговое кольцо (см. разрезы √-√ и ¬-¬ фиг.1), на периферии которого наход€тс€ ионы, а в центральной части кольца - обессоленна€ вода. ¬ этих услови€х за счет совместного воздействи€ турбулентного потока магнитного пол€ и микровихрей во второй секции разделител€ ионов легче будет разделить ионы, наход€щиес€ в узкой зоне у внутренней стенки трубопровода, и направить согласно их электрическому зар€ду в соответствующие щели 7 и 11.

¬ боковых трубах 5 и 12 разделител€ ионов магнитное поле отсутствует, поэтому ионы, вошедшие в боковые трубы, обратно выйти не имеют возможности и потоком вынос€тс€ из разделител€ ионов в соответствующие аппараты технологического процесса.  онцентраци€ катионов и анионов при выходе из разделител€ ионов составл€ет 17,5% соответственно.

ƒл€ промышленных целей 10 разделителей ионов, рассмотренных выше, объедин€ютс€ в блок разделителей ионов, как это показано на фиг.1. “огда производительность одного блока разделителей ионов составит

8010=800 т/ч обессоленной воды,

где 80 - производительность одного разделител€ ионов в час.

2. ќтделитель катионов и анионов от гидратной оболочки и нейтрализатор электрических зар€дов на ионах (отделитель-нейтрализатор).

ѕроцесс отделени€ с ионов гидратной оболочки проводитс€ в аппарате - отделителе катионов и анионов от гидратной оболочки, совмещенном с нейтрализатором электрических зар€дов на ионах.

Ќа фиг.2 показан отделитель-нейтрализатор.

‘иг. 2. ќтделитель-нейтрализатор: 24 - отделитель-нейтрализатор; 25 - принципиальна€ схема установки дл€ подачи на конические сетки 40 и 48 посто€нного тока высокого напр€жени€; 26 - регул€тор напр€жени€; 27 - повысительный трансформатор; 28 - высоковольтный выпр€митель; 29 - колонизующий электрод; 30 - осадительный электрод; 31 - ионизатор; 32 - ввод и вывод высокого напр€жени€ на сетку с положительным зар€дом; 33 - патрубок дл€ ввода парообразного католита; 34 - патрубок дл€ ввода парообразного анолита; 35 - ввод и вывод высокого напр€жени€ на сетку с отрицательным зар€дом; 36 - теплоизол€ционный корпус отделител€-нейтрализатора; 37 - гаситель скорости пара (католита), вход€щего в аппарат; 38 - форсунка; 39 - контактное кольцо дл€ сн€ти€ и подачи положительного зар€да с сетки на осадительный электрод ионизатора; 40 - сетка, несуща€ положительный электрический зар€д; 41 - направл€ющий цилиндр (в виде цилиндрической сетки, несущей положительный электрический зар€д); 42 - защитный корпус; 43 - контактное кольцо дл€ подачи положительного электрического зар€да на сетку отделител€ катионов с высоковольтного выпр€мител€; 44 - монтажна€ площадка; 45 - воронка дл€ направлени€ пара в абсорбционную холодильную машину; 46 - защитный корпус; 47 - направл€ющий цилиндр (в виде цилиндрической сетки, несущей электрический зар€д); 48 - сетка, несуща€ отрицательный электрический зар€д; 49 - контактное кольцо дл€ сн€ти€ с сетки и подачи отрицательного электрического зар€да на коронирующий электрод ионизатора; 50 - приемник пара, прошедшего через сетки; 51 - форсунка; 52 - гаситель скорости пара (анолита), вход€щего в аппарат; 53 - контактное кольцо дл€ подачи отрицательного электрического зар€да на сетку отделител€ анионов от высоковольтного выпр€мител€; 54 и 55 - патрубки дл€ ввода и вывода из теплообменника охлажденной и нагретой воды; 56 - патрубок дл€ отвода кислорода; 57 - патрубок дл€ отвода конденсата; 58 - теплообменник; 59 - патрубок дл€ ввода парогазовой (кислород + вод€ной пар) смеси в теплообменник; 60 - шаровой электрод; 61 - генератор посто€нного тока низкого напр€жени€; 62 - патрубок дл€ отвода пара в абсорбционную холодильную машину; 63 - электролитическа€ ванна: 64 - патрубок дл€ отвода расплавленного лити€; 65 - насос дл€ подачи расплавленного лити€ в генератор водорода; 66 - патрубок дл€ отвода расплавленного лити€.

ќтделитель-нейтрализатор предназначен дл€ отделени€ гидратной оболочки от анионов и катионов и нейтрализации на них электрических зар€дов с получением металлического лити€, кислорода и реакционной воды.

ќтделитель-нейтрализатор представл€ет собой систему, в которую вход€т

1. ”становка дл€ подачи посто€нного тока высокого напр€жени€ на конические сетки отделител€ катионов и анионов от гидратной оболочки.

2. ќтделитель катионов и анионов от гидратной оболочки, т.е. аппарат дл€ получени€ катионов и анионов.

3. Ќейтрализатор электрических зар€дов на катионах и анионах, т.е. получение целевых продуктов Li, ќ2 и Ќ2ќ, включа€ генератор посто€нного тока низкого напр€жени€.

1. ”становка дл€ подачи посто€нного тока высокого напр€жени€ на конические сетки отделител€ катионов и анионов от гидратной оболочки.

Ёта установка предназначена дл€ создани€ на конических сетках высокой напр€женности электрического пол€, способного оттолкнуть от зар€женной сетки одноименный зар€д, наход€щийс€ на катионе или анионе, т.е. этим полем от сеток отталкиваютс€ катионы или анионы соответственно, но через сетку проходит вод€ной пар.

Ѕазой дл€ создани€ установки €вл€етс€ агрегат ј‘-90-200, предназначенный дл€ очистки газов от примесей в промышленном масштабе.

Ётот агрегат имеет максимальное напр€жение 90000 ¬ и номинальный ток вторичной обмотки трансформатора 200 мј (8, с.742). —хема показана на фиг.2.

¬ основу работы установки положен принцип электрической очистки газов (4, с.251-255), но в него внесено следующее изменение:

- непрерывный поток очищаемого газа, движущийс€ в поле положительного и отрицательного зар€дов на коронирующем и осадительном электродах, подвергаетс€ ионизации, как это описано в (4, с.251-255), здесь мы примен€ем инертный газ аргон Ar с потенциалом ионизации 15,755 э¬ согласно реакции Ar0 --> Ar+ (14, c.250).

- инертный газ находитс€ в замкнутом объеме, т.е. в герметически закрытом баллоне.

ѕринцип работы установки (см. фиг.2).

— помощью регул€тора напр€жени€ 26, повысительного трансформатора 27, высоковольтного трансформатора 28 на коронирующий электрод 29 и осадительный электрод 30, наход€щиес€ в ионизаторе 31, подаетс€ посто€нный ток высокого напр€жени€ 90000 ¬ и силой тока 200 мј. ¬ результате этого между коронирующем и осадительным электродами возникает "корона". ѕри возникновении "короны" в герметическом баллоне ионизатора 31 происходит ионизаци€ разреженного газа Ar и при этом образуютс€ электроны и положительно зар€женные катионы Ar+, под действием электрического пол€ положительно зар€женные катионы Ar+ будут двигатьс€ к коронирующему электроду и нейтрализоватьс€ на нем, а отрицательно зар€женные электроны будут перемещатьс€ к осадительному электроду и также нейтрализоватьс€ на нем. ¬ результате ионизации газа Ar замыкаетс€ внешн€€ электрическа€ цепь и происходит движение электрического тока по всей цепи. ѕри этом на конической сетке 40 возникает положительный "+" электрический зар€д, а на конической сетке 48 - отрицательный "-" электрический зар€д.

2. ќтделитель катионов и анионов от гидратной оболочки, т.е. аппарат дл€ получени€ катионов и анионов.

ќтделитель катионов и анионов от гидратной оболочки (сокращенно - отделитель) предназначен дл€ получени€ катионов и анионов, несущих на себе электрический зар€д (Li+ и ќЌ-), и последующей их подачи в нейтрализатор электрических зар€дов на ионах.

ѕринцип работы отделител€ следующий.

ƒл€ нормальной работы отделител€ ионов от гидратной оболочки в первую очередь должно быть соблюдено следующее:

- если пар католита или анолита подавать вовнутрь конических сеток 40 и 48 пр€мо из генератора водорода, то часть пара католита или анолита, име€ большую скорость вход€щего потока (–=106 ѕа, “=472  ), проскочит конус сетки и наход€щиес€ в паре ионы не освобод€тс€ от гидратной оболочки и войдут в направл€ющие цилиндры 41 и 47 и далее в нейтрализатор, где вод€ной пар вступит в химическую реакцию с образовавшимс€ Li, а это преждевременна€ реакци€ и ее допустить никак нельз€. ѕри проскоке парообразного анолита из какой-то части анолита не будет образован ион ќЌ-, что приведет к побочным реакци€м на шаровом электроде, а это не желательно. ¬ыход один - погасить скорость вход€щего в отделитель пара католита и анолита до минимума, т.е. до скорости прохода пара через сетку и вхождени€ пара в приемник пара 50. —корость пара можно отрегулировать скоростью его конденсации в теплообменнике абсорбционной холодильной машины, куда пар из приемника 50 поступает на дальнейший технологический цикл - в системе должно поддерживатьс€ посто€нное разрешение, которое образуетс€ за счет конденсации пара на холодной стенке теплообменника в абсорбционной холодильной машины.

—ам процесс протекает следующим образом.

»з генератора водорода (см. фиг.3) в отделитель по разным трубопроводам подаютс€ парообразные католит и анолит с температурой 473   соответственно к патрубкам 33 и 34. ƒалее пар раздел€етс€ на две равные части и поступает, в распылительные форсунки 38 и, 51 и из них в гаситель скорости пара 37 и 52. —тру€ пара дополнительно распыл€етс€ форсунками на множество мельчайших струй, тем самым увеличива€ площадь столкновени€ двух струй пара, имеющих одинаковую энергию. ѕри столкновении скорость обоих потоков гаситс€ до оптимального значени€, т.е. до скорости прохода пара через конические сетки 40 и 48 к холодной сетке теплообменника в абсорбционной холодильной машине.

«а счет разрежени€, получаемого при конденсации вод€ного пара, парообразный католит или анолит соответственно из внутренней части конусной сетки устремл€етс€ через €чейки сеток 40 или 48 в приемник пара 50, а из него через патрубок 62 в теплообменник абсорбционной холодильной машины (см. фиг. 4), где пар конденсируетс€ и конденсат направл€етс€ снова как вода в технологический цикл.

ѕоложительный электрический зар€д на всей поверхности сетки 40 и отрицательный электрический зар€д на сетке 48 не взаимодействуют с вод€ным паром, €вл€ющимс€ изол€тором, и поэтому пар свободно проходит через сетку, а катионы, например Li+, за счет высокой температуры 473   и давлени€ 106 ѕа, наход€сь уже без гидратной оболочки, подойд€ к сетке, имеющей положительно зар€женное электрическое поле, отталкивают катион Li+ к центру конусообразной сетки, т.к. одноименные зар€ды отталкиваютс€ друг от друга, но одновременно, с движением катионов к центру конической сетки они двигаютс€ вниз к отрицательно зар€женному электроду (расплавленный литий, по которому течет электрический ток), т.к. разноименные зар€ды прит€гиваютс€ друг к другу.  атионы или анионы существуют только в электрическом поле высокого напр€жени€ под вакуумом.

Ќа выходе из конической сетки катионы Li+ концентрируютс€ в катионный пучок за счет кругового воздействи€ электрического пол€ высокого напр€жени€, вход€т в направл€ющий цилиндр и затем в виде катионного пучка непрерывно падают на расплавленный литий, по которому течет электрический ток, т.е. электроны, за счет которых и происходит реакци€ 

јналогично проходит процесс на ионе



Ќейтрализаци€ электрических зар€дов на ионах и €вл€етс€ продолжением стадии 4, проводимой в аппарате-отделителе катионов и анионов от гидратной оболочки, совмещенном с нейтрализатором электрических зар€дов на ионах (см. фиг.2).

ѕроцесс нейтрализации электрических зар€дов проходит в нейтрализаторе, который €вл€етс€ третьей составл€ющей аппарата - отделитель катионов и анионов от гидратной оболочки.

Ќейтрализатор предназначен дл€ проведени€ мгновенных электрохимических реакций с ионами, например с Li+ и ќЌ-.

Ќейтрализатор представл€ет собой систему, состо€щую из генератора 61 посто€нного тока низкого напр€жени€ и внешней части цепи генератора, котора€ включает в себ€

- металлический шаровой контакт 60;

- контакт 63 из расплавленного лити€;

- направл€ющий цилиндр 47 дл€ подачи на контакт иона Li+;

- направл€ющий цилиндр 60 дл€ подачи на контакт иона ќЌ-;

- теплообменник 58 дл€ охлаждени€ ќ2 и паров Ќ2ќ;

- насос 65 дл€ перекачки расплавленного лити€ в генератор водорода.

»з описанной выше схемы видно, что протекающий в нейтрализаторе процесс - это не процесс электролиза, т.к. отсутствует электролит, а следовательно, нет перемещени€ ионов по внешней цепи генератора через электролит. Ёто процесс нейтрализации электрически зар€женной частицы, который происходит за счет отдачи анионом и присоединени€ катионом электронов, т.е. происходит межионна€ передача электронов от анионов к катионам, при этом анион окисл€етс€, а катион восстанавливаетс€.

ѕринцип работы нейтрализатора (по схеме фиг.2).

ѕри нейтрализации электрических зар€дов на катионах и анионах осуществл€етс€ принцип межионной передачи электронов от аниона к катиону по внешней цепи генератора 61 посто€нного тока (сокращенно - генератор).

—уть этого принципа рассмотрим на реакци€х (9) и (10).

—огласно реакции (10) при окислении четырех гидроксидов ќЌ- образуетс€ ќ2 и Ќ2ќ и освобождаютс€ 



—огласно реакции (9) на восстановление четырех катионов лити€ Li+ требуетс€ 



“аким образом, при совместном проведении реакций (9) и (10) имеетс€ полный баланс по электронам, т.е. четыре электрона освобождаютс€ по реакции (10) и четыре электрона расходуетс€ на проведение реакци€ (9).

“ехнически этот вопрос решаетс€ следующим образом.

¬о внешнюю цепь генератора 61 подсоедин€етс€ шаровой контакт 60, на котором проходит реакци€ (10).

ƒл€ того чтобы на шаровом контакте 60 прошла реакци€ (10) нужно непрерывно отводить электроны, которые на изолированном шаровом контакте 60 могут хаотично стекать с шарового контакта 60 по всем направлени€м. Ётого допустить нельз€. ѕоэтому через шаровой контакт 60 течет электрический ток, вырабатываемый генератором посто€нного тока со строгим направлением движени€ электронов от зажима "+" к зажиму "-" внешней цепи генератора посто€нного тока. Ёлектроны, выработанные генератором, "увлекают" за собой и электроны, полученные при прохождении на контакте 60 реакции (10).

“аким образом, к электронам, образованным генератором 61 в количестве Q1 и текущих по внутренней и внешней цеп€м генератора, дополнительно на контакте 60 во внешнюю цепь "вливаютс€" электроны, образованные по реакции (10) в количестве Q2.

ќбщее количество электронов, текущих во внешней цепи, после контакта 60 будет равно Q1+Q2. Ёто количество электронов, за счет созданного генератором направлени€ движени€ электронов во внешней и внутренней цеп€х (от "+" к "-") также потекут по этому направлению, по другому не может быть.

Ёлектроны, достигнув контакта 63 в количестве Q1+Q2, вступают в реакцию (9), на проведение которой будет израсходовано электронов в количестве Q2, и при этом будет соблюден закон сохранени€ энергии и массы.

ќставшиес€ после прохождени€ контакта 63 электроны в количестве Q1 поступают через зажим "-" генератора обратно во внутреннюю цепь и начинаетс€ повторение цикла.

 онтакт 63 представл€ет собой ванну с расплавленным литием, по которому течет электрический ток, т.е. электроны. ¬осстановившийс€ катион Li+ переходит в атом лити€ и тут же плавитс€. ѕо мере накоплени€ расплавленного лити€ он выводитс€ из ванны.

»з выше сказанного следует, что генератор 61 посто€нного тока €вл€етс€ переносчиком электронов от реакции (10) к реакции (9). ѕродукты реакции ќ2 и Ќ2ќ через трубопровод 59 и теплообменник 56 вывод€тс€ из нейтрализатора:

- кислород на компрессорную станцию;

- вода на повторный цикл.

¬ этом процессе от внешнего источника энергии работает только генератор 61 посто€нного тока, обеспечивающий направление движени€ электронов, полученных по реакции (10).

3. √енератор водорода.

Ќа фиг.3 представлена схема генератора водорода.

‘иг.3. —хема генератора водорода: 67 - генератор водорода дл€ первой технологической линии, работающий на металлическом литии; 68 - патрубок дл€ вывода парообразного католита с заданной температурой; 69 - патрубок дл€ вывода анолита с заданной температурой; 70 - теплоизол€ционный корпус генератора водорода; 71 - перегородка (две штуки) отдел€ет католит от анолита в межтрубном пространстве реакционной зоны; 72 - кольцевой питатель генератора водорода (конденсат + обессоленна€ вода); 73 - форсунка; 74 - трубопровод дл€ подачи реагента (вода или расплавленный литий) в форсунку; 75 - распределитель расплавленного лити€ по форсункам; 76 - траектори€ теоретического распылени€ форсунками воды или расплавленного лити€; 77 - зона реакции; 78 - кольцевой питатель генератора водорода расплавленным литием; 79 - патрубок дл€ ввода анолита в межтрубное пространство реакционной зоны; 80 - зона охлаждени€ продуктов реакции; 81 - теплообменник; 82 - трубопровод дл€ отвода водорода; 83 - патрубок дл€ отвода водного раствора LiќЌ; 84 - два патрубка дл€ ввода холодного теплоносител€; 85 - патрубок дл€ вывода нагретого теплоносител€; 86 - патрубок дл€ ввода католита в межтрубное пространство реакционной зоны; 87 - патрубок дл€ ввода расплавленного лити€ в кольцевой питатель; 88 - распределитель воды по форсункам; 89 - патрубок дл€ ввода воды в кольцевой питатель; 90 - электрический подогреватель паров католита до заданной температуры; 91 - электрический подогреватель паров анолита до заданной температуры.

√енератор водорода предназначен дл€ получени€ водорода согласно реакции (3):

2Li + 2Ќ2ќ --> Ќ2 + 2LiќЌ (3).

–еакци€ взаимодействи€ щелочного или щелочноземельного металлов с водой осуществл€етс€ в гетерогенной фазе.

≈сли процесс осуществл€етс€ в гетерогенной системе между реагентами, наход€щимис€ в разных фазах, то реакци€ осуществл€етс€ на поверхности раздела фаз. “огда число актов реакции относитс€ не к единице объема, а к единице поверхности и размерность w (скорость реакции) измер€етс€ как моль/ссм2. ѕримером таких реакций могут быть процессы горени€ многих твердых веществ в среде газообразного окислител€ (ќ2, Cl2 и т.п.) или действием воды на активные металлы (6, с.205-206).

»з этого следует, что дл€ создани€ высокой скорости реакции (3) нужно создать большую поверхность у расплавленного лити€ и воды, вводимых в зону реакции.

 ак этот вопрос решен показано ниже.

√енератор водорода представл€ет собой

1. –еакционную камеру 77, охлаждаемую католитом и анолитом. «десь проходит взаимодействие лити€ с водой по реакиии (3). «а счет тепла реакции и электрических подогревателей 90 и 91 католит и анолит испар€ютс€ и с температурой 473   и давлением 106 ѕа направл€ютс€ в отделитель ионов от гидратной оболочки дл€ получени€ ионов (стади€ 4).

2. «ону охлаждени€ продуктов реакции, где на теплообменниках 81, охлаждаемых холодной водой, продукты реакции охлаждаютс€ до температуры 373  .

3. ѕлотность насыщенного вод€ного пара равна 0,5977 г/л (при 100o— и 1 атм) (см. 8, с.607); плотность водорода 0,0899 г/л (при 0o— и 1 атм) (см.8, с. 620); водород в 7 раз легче вод€ного пара (0,5977:0,0899=7), поэтому он легко будет отдел€тьс€ от вод€ного пара и конденсата и уходить в трубопровод 82.

4. ¬одород также легко отделитс€ от водного раствора LiќЌ и по трубопроводу 82 будет отводитьс€ из генератора водорода.

5. ўелочной раствор через патрубок 83 направл€етс€ на центрифугу дл€ отделени€ твердой примеси, т.е. проводитс€ очистна€ фильтраци€.

ѕринцип работы генератора водорода следующий.

¬ восемнадцать форсунок 73 подаетс€ одновременно

- в 9 форсунок расплавленный литий со стадии 5;

- в 9 форсунок вода (конденсат и обессоленна€ вода) со стадии 7 и 1.

«а счет повышенного давлени€ при подаче жидкостей в форсунки происходит закручивание жидкостей в форсунках и на выходе из сопла происходит распыление лити€ и воды на мельчайшие капли, которые, двига€сь навстречу друг другу и сталкива€сь, мгновенно вступают в реакцию между собой (Li и 2ќ), образу€ при этом согласно реакции (3) водород и гидроксид лити€.

«а счет теплового эффекта реакции не вступивша€ в реакцию вода превращаетс€ в пар.

»збыточное тепло, оставшеес€ после нагрева католита и анолита, отбираетс€ из зоны реакции 77 в теплообменниках 81. ¬ трубах теплообменника течет вода, охлажденна€ до +1o—. Ќагретый теплоноситель в виде пара через патрубок 85 наплавл€етс€ в абсорбционную холодильную машину дл€ получени€ холода, необходимого дл€ ведени€ технологического процесса.

ќпределим, во сколько раз разбавл€етс€ водород парами воды в генераторе водорода. (”словно делаем расчет без приведени€ к нормальным услови€м).

1.  оличество водорода, которое получаетс€ из 14 кг Li согласно реакции (3)-22400 м3 водорода (см. материальный расчет).

2. ѕри испарении 18 г Ќ2ќ образуетс€ 22,4 л вод€ного пара, тогда в переводе на т-моль получим

18 т-моль - 22400 м3 пара

295 т-моль - х

х = 367111 м3 вод€ного пара.

–азбавление водорода парами воды в генераторе водорода составит

367111:22400=16,4 раза.

“аким образом, при разбавлении водорода парами воды в 16,4 раза исключаетс€ возможность взрыва водорода в генераторе водорода.

‘орсунка 73 представл€ет собой форсунку со сплошным конусом распыла (10, с. 77), используетс€ она в тех случа€х, когда необходим полный охват определенной поверхности и предпочтительно иметь более равномерное распределение капель.

ƒиаметр выходного отверсти€ этих форсунок 0,5-50 мм, производительность 0,04-750 л/мин.

4. ћодернизированна€ абсорбционна€ холодильна€ машина.

–еакционное тепло можно отвести за счет охлаждени€ реакционной массы водой из водоема. Ќо расход воды будет огромным и, кроме того, будет измен€тьс€ температура окружающей среды.

Ќаиболее целесообразным дл€ охлаждени€ реакционной массы это применение абсорбционной холодильной машины, где практически все выделившеес€ тепло из генератора водорода поглощаетс€ абсорбционной машиной дл€ выработки холода и выделени€ аммиака из водноаммиачного раствора.

Ќа фиг.4 показана схема модернизированной абсорбционной машины.

‘иг. 4. —хема модернизированной абсорбционной холодильной машины: 92 - абсорбционна€ холодильна€ машина; 93 - генератор дл€ выпаривани€ крепкого водноаммиачного раствора; 94 - конденсатор; 95 - дросселирующий вентиль; 96 - испаритель; 97 - патрубок дл€ отвода охлажденной воды в теплообменник генератора водорода; 98 - абсорбер; 99 - дросселирующий вентиль; 100 - теплообменник; 101 - насос; 102 - распределитель конденсата; 103 - насос дл€ подачи конденсата в испаритель дл€ охлаждени€; 104 - насос дл€ подачи конденсата в генератор водорода; 105 - патрубок дл€ отвода конденсата в генератор водорода; 106 - патрубок дл€ ввода пара, поступающего из теплообменника генератора водорода; 107 - патрубок дл€ ввода пара, поступающего из отделител€ ионов от гидратной оболочки.

ћодернизированна€ абсорбционна€ холодильна€ машина предназначена дл€ отн€ти€ тепла от реакции получени€ водорода в генераторе водорода и представл€ет собой следующее.

√енератор 93 (фиг.4) служит дл€ выпаривани€ крепкого водноаммиачного раствора - здесь произведена следующа€ модернизаци€.

¬ качестве теплоносител€ дл€ выпаривани€ аммиака используетс€ пар, поступающий из теплообменника 106 генератора водорода (фиг.3), и пар из отделител€ ионов (фиг. 2). ќбразующийс€ после теплообмена в абсорбционой машине конденсат направл€етс€ в соответствующих количествах в генератор водорода на проведение реакции получени€ водорода, далее в испарителе 96 конденсат охлаждаетс€ примерно до +1o— и охлажденна€ вода направл€етс€ в теплообменник 106 генератора водорода дл€ отн€ти€ тепла от реакционной массы, т. е. вода по данному контуру проходит замкнутый цикл, не выход€ из абсорбционной машины.

¬ход€щие в схему машины конденсатор 94, дросселирующие вентили 95 и 99, испаритель 96, абсорбер 98, насос 101, теплообменник 100 модернизации не подвергались.

ќсновной принцип работы модернизированной абсорбционной машины €вл€етс€ принцип работы, вз€тый из (5, с.213) и (11, с.441).

√азообразный аммиак (~95% NH3), выделившийс€ из водноаммиачного раствора в генераторе 93 (12, с.429 и 11, с.441) при высоком давлении 106 ѕа (10 ата) и температуре 383   поступает в конденсатор 94, где конденсируетс€, отдава€ тепло Q охлаждающей воде. —жиженный аммиак при –=106 ѕа и “=298   проходит дросселирующий вентиль 95 и испар€етс€ в испарителе 96, воспринима€ тепло на низком температурном уровне “0 от конденсата, а охлажденный до температуры +1o— конденсат направл€етс€ через патрубок 97 в патрубок 84 генератора водорода в теплообменник 106. ѕосле испарител€ газообразный аммиак с “ = 253   (-20o—) и давлении –=1,17105 ѕа (1,2 ата) направл€етс€ в абсорбер 98 и при охлаждении (отвод теплоты растворени€) поглощаетс€ водой с образованием высококонцентрированного раствора (~50% NH3). ѕолученный раствор нагнетаетс€ насосом 101 через теплообменник 100 в генератор 98. ¬ генераторе 93 за счет нагревани€ вод€ным паром (подвод тепла испарени€), поступающего через патрубки 106 и 107 соответственно из теплообменника генератора водорода и из отделител€ ионов от гидратной оболочки, больша€ часть аммиака испар€етс€ и в виде газа поступает в конденсатор 94, обедненный водоаммиачный раствор (~20% NH3) уходит из генератора 93 через теплообменник 100 и дроссельный вентиль 99 в абсорбер 98, где вновь концентрируетс€ до ~50% в результате абсорбции газообразного аммиака и направл€етс€ в генератор 93 на повторный цикл.

5. ‘ракционный разделитель.

Ќа фиг.5 представлена схема фракционного разделител€.

‘иг.5. ‘ракционный разделитель: 108 - фракционный разделитель; 109 - патрубок дл€ загрузки шлама; 110 - турбинна€ мешалка, снабженна€ редуктором и специальным механизмом дл€ подъема и опускани€ мешалки: а) мешалка в положении оседани€ частиц; б) мешалка в положении суспензировани€ частиц; 111 - уровень суспензии полиметаллического конгломерата; 112 - заслонка; 113 - заслонка; 114 - сливной патрубок; 115 - задвижка; 116 - трубопровод дл€ слива суспензии —а(ќЌ)2 отстойник; 117 - задвижка; 118 - патрубок дл€ залива обессоленной воды снизу вверх во фракционный разделитель; 119 - патрубок дл€ слива суспензии полиметаллического конгломерата в отстойник; 120 - задвижка; 121 - трубопровод дл€ направлени€ суспензии полиметаллического конгломерата в отстойник; 122 - трубопровод дл€ направлени€ суспензии Mg(OH)2 в отстойник; 123 - задвижка; 124 - сливной патрубок; 125 - заслонка; 126 - трубопровод дл€ слива воды; 127 - задвижка; 128 - сливной патрубок.

“еори€ процесса фракционного разделени€ твердых частиц дана в стадии 15.

‘ракционный разделитель предназначен

- дл€ разделени€ суспензии полиметаллического конгломерата в обессоленной воде на три фракции:

фракци€ суспензии —а(ќЌ)2;

фракци€ суспензии Mg(ќЌ)2 + Al(ќЌ)3 (как микросмесь);

фракци€ суспензии остальных соединений, вход€щих в полиметаллический конгломерат;

- отделение разделенных фракций друг от друга.

‘ракционный разделитель представл€ет собой колонну диаметром 2 метра и высотой ~ 65 метров, в которой на основании закона —токса происходит разделение частиц по их плотности и диаметру.

ѕринцип работы фракционного разделител€.

‘ракционный разделитель через патрубок 118 заполн€етс€ обессоленной водой приблизительно на 2 метра выше оси заслонки 112, после чего заслонки 112, 113 и 125 из вертикального положени€ (относительно плоскости заслонки) перевод€тс€ в горизонтальное.

„ерез патрубок 109 загружаетс€ шлам в верхнюю часть разделител€, который поступает из центрифуги со стадии 13 в количестве, равном трехчасовой работе генератора водорода.

¬ключаетс€ турбинна€ мешалка 110, а заслонки 112, 113 и 125 из горизонтального положени€ перевод€тс€ в вертикальное, с помощью которой шлам и обессоленна€ вода перевод€тс€ в суспензию.

ќтключаетс€ турбинна€ мешалка 110, а заслонки 112, 113 и 125 из горизонтального положени€ перевод€тс€ в вертикальное, после чего частицы полиметаллического конгломерата, наход€щиес€ в воде во взвешенном состо€нии, под действием силы т€жести опускаютс€ вниз.

„ерез 2 часа заслонки 112, 113 и 125 перевод€т из вертикального положени€ в горизонтальное.

«а 2 часа частицы —а(ќЌ)2 и Al(ќЌ)3 опускаютс€ вниз по трубе на 42,24 метра и на 54,72 метра, соответственно, частицы более т€желых соединений за 2 часа осаждени€ пройдут путь от 87,84 метра до 709,2 метра. ќднако их опускание прекращаетс€ после прохода заслонки 125, где частицы накапливаютс€ у патрубка 11.

”становка заслонок от верхнего разъема крышки корпуса разделител€:

- заслонка 112 - на 2,5 метра;

- заслонка 113 - на 51 метр;

- заслонка 125 - на 55 метров;

- нижний разъем корпуса установлен на отметке 55 м.

ѕосле установки заслонок в горизонтальное положение открываютс€ задвижки 115, 120 и 127, и разделенна€ по фракци€м суспензи€ направл€етс€ в промежуточные емкости.

“ак как фракци€ суспензии остальных гидроксидов металлов и металлов в пересчете на металлы все вместе вес€т всего ~24 кг, то их собирают в единый сбор в виде порошка на дне фракционного разделител€ из нескольких процессов разделени€, затем открывают задвижку 120 и всю фракцию направл€ют в промежуточную емкость. »з промежуточных емкостей суспензии отдельных фракций направл€ют на центрифуги.

‘угат обессоленной воды направл€етс€ в отводной канал дл€ обессоленной воды на дальнейшее использование, а шлам (осадок) дл€ дальнейшей переработки на стадию 16.

ѕеречень фигур и чертежей и иных материалов.

‘иг.1. –азделитель ионов и промышленный блок разделителей ионов.

—хема объ€сн€ет устройство разделени€ ионов и процесс разделени€ морской воды в магнитном поле на три фракции: анолит - соленна€ вода - католит и показана схема промышленного блока разделителей ионов.

‘иг. 2. ќтделитель катионов и анионов от гидратной оболочки и нейтрализатор электрических зар€дов на ионах (отделитель-нейтрализатор).

ѕоказана совмещенна€ схема отделени€ гидратной оболочки от гидратированных катионов и анионов и нейтрализации электрического зар€да на катионах и анионах с целью получени€ целевых продуктов Li, O2 и Ќ2O.

‘иг.3. √енератор водорода.

—хема показывает, как организован процесс получени€ водорода в большом объеме при взаимодействии расплавленного лити€ и воды, подаваемых в зону реакции в виде микрокапель, и способ отвода теплоты реакции взаимодействи€ между литием и водой.

‘иг.4. ћодернизированна€ абсорбционна€ холодильна€ машина.

—хема показывает, кака€ модернизаци€ сделана в типовой абсорбционной холодильной машине и как осуществл€етс€ отбор тепла от отделител€-нейтрализатора и генератора водорода.

‘иг.5. ‘ракционный разделитель.

Ќа основе закона —токса разработан процесс разделени€ полиметаллического конгломерата на отдельные фракции и на основе этого процесса создан фракционный разделитель.

‘игуры, относ€щиес€ к разделу "—ведени€, подтверждающие возможности осуществлени€ изобретени€".

‘иг. 6. ѕерва€ технологическа€ лини€ по получению обессоленной воды, водорода и кислорода.

—хема показывает последовательность расположени€ оборудовани€ и движение материальных потоков при получении обессоленной воды, водорода и кислорода по литиевой технологии.

‘иг. 7. —хема технологической линии по извлечению из морской воды катионов и анионов и их переработка в целевые продукты.

—хема показывает последовательность расположени€ оборудовани€ и движени€ материальных потоков с переработкой катионов и анионов, извлеченных из морской воды, в целевые продукты.

‘иг. 8. «авод по получению обессоленной воды, водорода и кислорода по литиевой технологии.

Ќа схеме показано расположение трех первых технологических линий по получению обессоленной воды, водорода и кислорода по литиевой технологии и показаны пути использовани€ католита и анолита.

‘иг.9. «авод по переработке католита и анолита.

—хема показывает расположение вторых технологических линий и дополнительного оборудовани€ и производств по полной переработке католита и анолита до целевых продуктов.

ѕерва€ технологическа€ лини€ по получению обессоленной воды, водорода и кислорода.

Ќа фиг.6 представлена схема первой технологической линии.

‘иг. 6. —хема первой технологической линии по получению обессоленной воды, водорода и кислорода: 13 - промышленный блок разделителей ионов; 16 - патрубок дл€ вывода анолита; 19 - патрубок дл€ отвода обессоленной воды; 20 - патрубок дл€ отвода католита; 21 - патрубок дл€ ввода в промышленный блок 13 разделителей ионов морской воды; 24 - отделитель-нейтрализатор; 33 - патрубок дл€ ввода парообразного католита; 34 - патрубок дл€ ввода парообразного анолита; 40 - сетка, несуща€ положительный электрический зар€д; 48 - сетка, несуща€ отрицательный электрический зар€д; 56 - патрубок дл€ отвода кислорода; 57 - патрубок дл€ отвода конденсата (реакционна€ вода); 62 - патрубок дл€ отвода пара в абсорбционную машину; 66 - патрубок дл€ отвода расплавленного лити€; 67 - генератор водорода; 68 - патрубок дл€ вывода парообразного католита с заданной температурой; 69 - патрубок дл€ вывода парообразного анолита с заданной температурой; 79 - патрубок дл€ ввода анолита в межтрубное пространство; 82 - патрубок дл€ отвода водорода; 83 - патрубок дл€ отвода водного раствора LiќЌ; 84 - два патрубка (с обеих сторон) дл€ ввода холодного теплоносител€; 85 - патрубок дл€ вывода нагретого теплоносител€; 86 - патрубок дл€ ввода католита в межтрубное пространство; 87 - патрубок дл€ ввода расплавленного лити€; 89 - патрубок дл€ ввода обессоленной воды в кольцевой питатель; 97 - патрубок дл€ вывода холодной воды из абсорбционной холодильной машины и подачи ее через патрубок 84 на повторный цикл; 105 - патрубок дл€ отвода конденсата в генератор водорода; 106 - патрубок дл€ ввода пара, поступающего из теплообменника генератора водорода; 107 - патрубок дл€ ввода пара, поступающего

из отделител€-нейтрализатора; 129 - второй разделитель ионов, дел€щий раствор LiќЌ на анолит и католит; 130 - патрубок дл€ ввода отфильтрованного раствора LiќЌ; 131 - патрубок дл€ вывода анолита с направлением его в патрубок 79 генератора водорода; 132 - патрубок дл€ вывода католита с направлением его в патрубок 86 генератора водорода; 133 - газгольдер дл€ кислорода; 135 - смеситель дл€ смешени€ конденсата с обессоленной водой, поступающей из блока 13 разделител€ ионов; 134 - смеситель дл€ смешени€ конденсата с паром; 136 - центрифуга; 137 - патрубок дл€ вывода отфильтрованного раствора LiќЌ; 138 - патрубок дл€ вывода шлама; 139 - газгольдер дл€ водорода; 140 - водоем; 141 - фильтр-заборник; 142 - насос; 143 - трубопровод дл€ отвода анолита; 144 - трубопровод дл€ отвода католита; 145 - смеситель анолита и католита; 146 - распылитель смеси анолита и католита в водоеме.

ѕерва€ технологическа€ лини€ предназначена дл€ получени€ из морской воды обессоленной воды, водорода и кислорода.

ѕерва€ технологическа€ лини€ представл€ет собой инженерное сооружение, основу которого составл€ют не имеющие аналогов высокоскоростные аппараты по переработке морской воды до целевых продуктов: обессоленна€ вода, водород и кислород.

ѕринцип работы первой технологической линии.

»з водоема 140 через фильтр-заборник 141 с помощью насоса 142 морска€ вода через патрубок 21 подаетс€ в промышленный блок 13 разделителей ионов, где морска€ вода раздел€етс€ на фракции: анолит - обессоленна€ вода - католит. ќбессоленна€ вода через патрубок 19 поступает в смеситель 135, где происходит смешение обессоленной воды с конденсатом, который поступает из абсорбционной холодильной машины 92 и направл€етс€ через патрубок 89 в генератор водорода 67.

јнолит и католит из промышленного блока 13 разделителей ионов направл€ютс€ по трубопроводам 143 и 144, соответственно, на вторую технологическую линию или через смеситель 145 и распылитель 146 обратно в водоем 140.

√енератор водорода 67 - центральный аппарат, в который стекаютс€ все основные материальные потоки, участвующие в получении водорода, и отход€щие из него материальные потоки, участвующие в получении Li, ќ2 и реакционной воды.

¬ генератор водорода через патрубки 89 и 87 (фиг.6) в 18 форсунок одновременно поступает (согласно расчету) обессоленна€ вода плюс конденсат (они подаютс€ из промышленного блока разделител€ ионов 13 и абсорбционной холодильной машины 92), а такте поступает расплавленный литий из отделител€ нейтрализатора 24. ‘орсунками литий и вода распыл€ютс€ на мельчайшие капли, создава€ огромную площадь контакта между литием и водой.

¬ этих услови€х проходит реакци€ взаимодействи€ лити€ и воды с образованием водорода и водного раствора LiќЌ, которые отвод€тс€ из генератора водорода 67 через патрубки 82 и 83 соответственно. ¬одород через патрубок 82 направл€етс€ в газгольдер 139.

–еакци€ взаимодействи€ лити€ с водой обладает большим тепловым эффектом, равным 484,9 кƒжмоль-1.

¬ заданном режиме работы в генераторе водорода выдел€етс€ в час 969 800 000 кƒж тепла, которое отводитс€ теплоносител€ми, а именно

- анолитом и католитом, которые нагреваютс€ здесь до температуры 473  ;

- холодной водой, котора€ подаетс€ с температурой 274  ;

- тепло уходит на испарение аммиака из крепкого водноаммиачного раствора в абсорбционной холодильной машине.

ѕарообразные анолит и католит, нагретые до температуры 473  , направл€ютс€ через патрубки 64 и 68 в отделитель-нейтрализатор 24 дл€ получени€ ионов Li+ и ќЌ-, которые несут на себе положительный и отрицательный зар€ды соответственно.

¬ нейтрализаторе эти зар€ды на ионах нейтрализуютс€ с образованием Li, ќ2 и Ќ2ќ.

Ћитий в расплавленном состо€нии через патрубки 66 и 87 направл€етс€ в генератор водорода на повторный цикл, а кислород через патрубок 56 - в газгольдер 133.

–еакционна€ вода при получении кислорода в виде конденсата подаетс€ в генератор водорода 67 через патрубок 57 и смесители 134 и 135 на повторный цикл.

¬од€ной пар после отделени€ его от ионов ("+" и "-") в отделителе-нейтрализаторе 24 и вод€ной пар, находившийс€ в генераторе водорода, подаютс€ в абсорбционную машину 92 через патрубки 107 м 106, соответственно, дл€ использовани€ их тепла на испарение амммика из крепкого водноаммиачного раствора. ƒалее сконденсированный вод€ной пар в виде конденсата подаетс€ в генератор водорода на повторный цикл (подача ведетс€ через патрубок 105, смеситель 134, патрубок 135 и патрубок 89).

ќтн€тие тепла от реакции происходит следующим образом: холодна€ вода через патрубок 97 и патрубок 84 поступает в теплообменник 81 (см. фиг.3) генератора водорода, где за счет отн€ти€ реакционного тепла вода в трубаx теплообменника испар€етс€, а пар через патрубок 85 и патрубок 106 поступает в абсорбционную холодильную машину 93 на испарение аммиака из водноаммиачного раствора. —конденсированный пар в виде конденсата через распределитель конденсата 102 (фиг.5) направл€етс€ в испаритель 96, где охлаждаетс€ до температуры +1o— и через патрубок 97 направл€етс€ в генератор водорода на повторный цикл.

ќбразовавшийс€ в результате реакции водный раствор LiќЌ через патрубок 83 поступает в центрифугу 136, где водный раствор LiќЌ отфильтровываетс€ от возможных твердых примесей, далее через патрубки 137 и 130 раствор поступает во второй разделитель ионов 129. «атем водный раствор LiќЌ, разделенный на анолит и католит, отправл€етс€ в генератор водорода на повторный цикл отн€ти€ теплоты реакции из зоны реакции генератора водорода.

јнолит через патрубки 131 и 79 поступает в межтрубное пространство зоны реакции генератора водорода.

ћежтрубное пространство разделено перегородками на две части дл€ анолита и католита.

 атолит через патрубки 132 и 86 поступает во вторую половину межтрубного пространства зоны реакции генератора водорода.

— поступлением анолита и католита в генератор водорода из второго разделител€ ионов начинаетс€ повторный цикл работы.

“аким образом, рассмотрение схемы первой технологической линии показало, что материальные потоки непрерывно двигаютс€, каждый по своему контуру, причем литий из технологического цикла не выводитс€, а непрерывно циркулирует из одного аппарата в другой в виде Li, Li+ или LiќЌ соответственно стадии процесса.

¬ технологический процесс непрерывно добавл€етс€ обессоленна€ вода, идуща€ на образование водорода и кислорода, которые непрерывно отвод€тс€ из технологической линии.

»звлечение из морской воды катионов и анионов и перевод их в атомы металлов и соответствующие газы (Ќ2, ќ2, —l2, ¬r2, I2, F2, SO3).

»звлечение из морской воды содержащихс€ в ней солей металлов осуществл€етс€ на второй технологической линии по переработке морской воды по следующим стади€м:

—тади€ 9. ѕолучение катионов и анионов, не содержащих гидратной оболочки в отделителе-нейтрализаторе.

—тади€ 10. Ќейтрализаци€ электрических зар€дов на ионах, не содержащих гидратной оболочки, с образованием целевых продуктов.

—тади€ 11. –азделение газовой смеси.

—тади€ 12. ѕолучение водорода путем взаимодействи€ щелочного расплава с водой.

—тади€ 13. ÷ентрифугирование суспензии щелочного раствора.

—тади€ 14. ѕеревод гидроксидов металлов (N2, K, Li, Rb, Cs) в галогениды, сульфаты и карбонаты этих металлов.

—тади€ 15. ‘ракционное разделение суспензии полиметаллического конгломерата на три фракции:

- фракци€ гидроксида —а(ќЌ)2;

- фракци€ ћg(ќЌ)2 и Al(ќЌ)3;

- фракци€ остальных гидроксидов металлов и индивидуальных металлов.

—тади€ 16. ѕереработка —а(ќЌ)2, ћg(ќЌ)2 и остального полиметаллического конгломерата.

ќписание стадий процесса.

—тади€ 9. ѕолучение катионов и анионов, не содержащих гидратной оболочки, в отделителе-нейтрализаторе.

“еоретическа€ основа этого процесса дана выше в стадии 4. ѕроцесс проходит в аппарате отделитель-нейтрализатор (фиг.2).

–ассмотрим, какие электрохимические процессы проход€т при получении катионов, не содержащих гидратной оболочки.

¬ сухом остатке морской соли содержитс€ 77,7% NaCl, т.е. NaCl составл€ет основу солей, содержащихс€ в морской воде. ƒл€ упрощени€ дальнейших расчетов примем, что все катионы, содержащиес€ в морской воде, условно €вл€ютс€ катионом Na+, а ошибка в ориентировочном расчете будет вполне допустимой дл€ такого типа расчета.

–ассмотрим процессы, протекающие при отделении ионов от воды, т.е. получени€ ионов, не содержащих гидратной оболочки.

I. ќтделение катионов металлов от воды проходит две фазы:

а) нагрев католита (катионы + вода)

 атолит



Ќагрев католита происходит в два приема

- предварительный нагрев на стадии 14 в реакторе-смесителе за счет теплоты растворени€ газов в воде и химических реакций (24-30);

- окончательный нагрев происходит на стадии 12 в генераторе водорода за счет тепла реакции получени€ водорода из натри€ и воды.

б) отделение катиона от насыщенного пара



2. –ассмотрим процессы, проход€щие при получении анионов, не содержащих гидратной оболочки.

“акже примем, что все анионы условно €вл€ютс€ анионом —l-. ќтделение анионов от воды проходит в две фазы:

а) нагрев анолита (анионы + вода)

јнолит



Ќагрев анолита, как и католита, происходит в два приема на стади€х 14 и 12.

б) отделение аниона от насыщенного пара:



—тади€ 10. Ќейтрализаци€ электрических зар€дов на ионах с образованием целевых продуктов.

Ётот процесс проходит в отделителе-нейтрализаторе (фиг.2) одновременно по двум направлени€м:

1 - восстановление катионов;

2 - окисление анионов.

а) реакции, проход€щие при восстановлении катионов на контакте 63 (фиг. 2), состо€щем из расплавленного натри€ (ранее был литий)



ћ2+ + 2е- --> ћ (двухвалентный) (12)

ћ3+ + 3е- --> ћ (трехвалентный) (13)

где ћ - металл и его катион.

ћеталлический натрий и калий со многими металлами образуют сплавы различного состава, растворимые в избытке расплавленного натри€ (24). ћеталлы, не образующие с натрием и калием сплавы, будут находитьс€ в расплаве натри€ в виде суспензии.

Ќа стадии 10 получено: щелочной расплав металлов, в который вход€т все металлы, указанные в таблице.

б) реакции, проход€щие при окислении анионов на шаровом контакте 60 (фиг.2).















ќбразовавша€с€ на контакте 60 смесь газов (температура 473  ) направл€етс€ в цех по разделению газовой смеси.

—тади€ 11. –азделение газовой смеси.

√азова€ смесь содержит в своем составе Cl2, Br2, J2, F2, SO3, CO2, O2. —огласно запросу промышленности определенна€ часть газовой смеси через пульт распределени€ отдел€етс€ от общего объема газовой смеси и подвергаетс€ фракционному разделению согласно (4, с.750). ѕродукты фракционного разделени€ направл€ютс€ потребител€м или используютс€ на месте.

ќставша€с€ не разделенна€ газова€ смесь направл€етс€ на стадию 14 в реактор-смеситель дл€ проведени€ реакции по переводу гидроксидов металлов (NaOH, KOH, LiOH, RbOH, CsOH) в хлориды, бромиды, йодиды, фториды, сульфаты и карбонаты в соответствующих количествах.

—тади€ 12. ѕолучение водорода путем взаимодействи€ щелочного расплава с водой.

—о стадии 10 на стадию 12 поступает щелочной расплав металлов в генератор водорода.

Ќа этой стадии протекают следующие реакции:

а) реакции, привод€щие к образованию водорода и растворимых в воде щелочных соединений:

2Na + 2 H2O --> H2 + NaOH

NaOH --> Na+ + OH- (21)

јналогично с натрием проход€т реакции с   и микопримес€ми Li, Rb, —s;

б) реакции, привод€щие к образованию водорода и нерастворимого в воде полиметаллического конгломерата.

— двух и трехвалентными металлами, образующими нерастворимые или слаборастворимые в воде гидроксиды металлов, проход€т реакции, например

ћg + 2Ќ2ќ --> Ќ2 + ћg(ќЌ)2 (22)

2Al + 6Ќ2ќ --> 3Ќ2 + Al(ќЌ)3 (23)

  этой группе относ€тс€ следующие гидроксиды металлов: Al, Ba, Fe (II), Fe (III), Y, Ca, Co, Mg, Mn, Cu, Ni, Pb, Sr, La, Ra, Sc, U.

–€д ниже указанных металлов не реагируют с водой и не образуют гидроксидов металлов и к ним относ€тс€ металлы Sr, Gа, Au, Mo, As, Sn, Hg, Se, Ag, Th, Cr, Si, V, Zn.

“аким образом, все перечисленные в пункте "б" гидрокcиды металлов и индивидуальные металлы (не вcтупающие в реакцию с водой) составл€ют так называемый "полиметаллический конгломерат", т.е. нерастворима€ в воде смесь всех элементов, вход€щих в таблицу за исключением щелочных металлов. Ёти металлы вместе с гидроксидами металлов смываютс€ со стенок реактора паром и щелочным раствором, и образовавша€с€ суспензи€ вместе с вод€ным паром и водородом направл€етс€ в теплообменник 81 (фиг.3), где вод€ной пар конденсируетс€ и отдел€етс€ от водорода.

 онденсат представл€ет собой щелочной раствор Na,  , Li, Rb, Cs, в который входит и полиметаллический конгломерат и после охлаждени€ в теплообменнике 81 суспензи€ конденсата направл€етс€ на стадию 13 "÷ентрифугирование суспензии щелочного раствора".

¬одород, пройд€ теплообменник 81 (фиг.3), охлаждаемый холодной водой, направл€етс€ на водородную компрессорную станцию 200 (фиг.8).

—тади€ 13. ÷ентрифугирование суспензии щелочного раствора.

Ќа стадию подаетс€ суспензи€ щелочного раствора, содержаща€ полиметаллический конгломерат. ѕроцесс центрифугировани€ идет непрерывно, и при этом

- шлам (полиметаллический конгломерат) направл€етс€ во фракционный разделитель 103 (фиг.5), где полиметаллический конгломерат смешиваетс€ с обессоленной водой с образованием суспензии и последующего разделени€ полученной суспензии по фракци€м в зависимости от плотности металла или гидроксида металла и размера частиц;

- фугат (щелочной раствор) из центрифуги 178 (фиг.7) направл€етс€ по двум лини€м

а) на стадию 14;

б) на пульт распределени€ 188 (фиг.7) и из него на центральный пункт 214 (фиг.9) распределени€ материальных потоков.

ѕо заказу промышленности отбираетс€ определенна€ часть щелочного раствора и направл€етс€ в цех 228 (фиг.9) на отделение NaOH от  ќЌ и получени€ концентрированных растворов NaOH и  ќЌ, а также твердых  ќЌ и NаќЌ. »з раствора не выдел€ютс€ RbOH, LiOH, CsOH, т.к. содержание в морской воде Rb, Li и Cs в переводе на металл составл€ет 1,510-5 - 210-7 % (весовых), т.е. очень малое количество.

—тади€ 14. ѕеревод гидроксидов металлов (Na. K, Li, Rb, Cs) в галогениды, сульфаты и карбонаты этих металлов.

¬ результате физико-химического воздействи€ на анолит и католит получено

- водород - используетс€ как целевой продукт по назначению (в основном дл€ восстановлени€ гидроксидов металлов);

- полиметаллический конгломерат - используетс€ как сырье дл€ химических и металлургических комбинатов по получению из него целевых продуктов;

- смесь газов (Cl2, Br2, J2, F2, SO3, O2, CO2) - промышленностью будет использоватьс€ только меньша€ часть от общего количества полученных газов, больша€ часть этих газов не используетс€ и требуетс€ их утилизаци€;

- щелочной раствор металлов (Na, K, Li, Rb, Cs) - промышленностью также будет использована меньша€ часть от общего количества полученного щелочного раствора, больша€ часть этого раствора не будет использована и требуетс€ их утилизаци€;

- смесь газов (Cl2, Br2, J2, F2, SO3, O2, CO2) и щелочной раствор металлов (Na, K, Li, Rb, Cs), полученных в процессе физико-химического процесса, оставл€ть на поверхности в огромных количествах нецелесообразно, т.к. может случитьс€ экологическа€ катастрофа, поэтому смесь газов и щелочной раствор металлов необходимо перевести в соли, €вл€ющиес€ основой морской воды, как то: NaCl, NaBr, NaJ, NaF, Na2SO4, Na2CO3 и, соответственно K, Li, Rb, Cs, дл€ этого щелочной раствор и смесь газов направл€ютс€ в аппарат реактор-смеситель 147 (фиг.7) и полученную там смесь сливают в океан через трубопровод длиной ~1 км и со множеством мелких отверстий по всей длине трубопровода, который располагаетс€ перпендикул€рно морскому течению на дне океана, что приведет к постепенному восстановлению концентрации солей в морском океане.

–ассмотрим химические процессы, согласно которым можно выполнить поставленную задачу.

I. ѕри растворении хлора в воде идет гидролиз с образованием хлорноватистой кислоты



хлорноватиста€ кислота легко разлагаетс€

ЌClќ --> HXL + 1/2 O2 (25)

на чем основано бел€щее и дезинфицирующее действи€ хлора в присутствии воды.

2. ¬ыделивша€с€ HCl взаимодействует с NaOH по реакции

NaOH + ЌCl --> NaCl + H2O (26)

аналогична€ реакци€ проходит и с гидрокcидами K, Li, Rb, Cs.

3. —ерный ангидрид SO3, раствор€€сь в воде, образует серную кислоту

SO3 + H2O --> H2SO4 (27)

4. —ерна€ кислота реагирует с NaOH

2NaOH + H2SO4 --> Na2SO4 + 2H2O (28)

аналогично идет реакци€ и с гидроксидами K, Li, Rb, Cs.

5. ”гольный ангидрид —ќ2 реагирует с водой по реакции (12, с.314)



6. ”гольна€ кислота реагирует с NaOH

Ќ2—ќ3 + NaќЌ --> Na2—ќ3 + 2Ќ2ќ (30)

аналогично идет реакци€ и с гидроксидами K, Li, Rb, Cs.

“аким образом, химические реакции (24-30) показывают, что при взаимодействии щелочного раствора и смеси газов образуютс€ соли, содержащиес€ в морской воде, но без солей, составл€ющих поликонгломерат металлов.

—ледует отметить

- из-за того что из процесса выводитс€ полиметаллический конгломерат, всегда в отход€щей морской воде будет существовать превышение количества анионов по сравнению с количеством катионов. ¬ результате этого из реактора-смесител€ 147 (фиг. 7) в океан будет подаватьс€ слабо-слабо кислый раствор морской воды;

- окончательна€ нейтрализаци€ этого раствора произойдет при большом разбавлении отход€щего раствора морской воды непосредственно в водах мирового океана и взаимодействии свободных кислот с CaCO3(ракушечник), наход€щегос€ в микроскопических организмах мирового океана, например

2ЌCl + CaCO3 --> CaCl2 + Ќ2Cќ3 (31)





“аким образом, океан сам приводит неравновесную систему в ионное равновесие, т.е. количество катионов равно количеству анионов с соблюдением и электрического равновеси€ по зар€дам, т.е. количество положительных зар€дов равно количеству отрицательных зар€дов.

ƒанный процесс осуществл€етс€ в реакторе-смесителе, который предназначен дл€ перевода гидроксидов металлов (Na, K, Li, Rb, Cs) в галогениды, сульфаты и карбонаты этих металлов.

–еактор-смеситель представл€ет собой генератор водорода (описанный выше), но вместо водорода в трубопровод дл€ отвода водорода поступает кислород, выделившийс€ по реакции (25).

ѕринцип действи€ реактора-смесител€ см. выше.

ќбразовавшийс€ согласно реакции (25) кислород выводитс€ из реактора-смесител€ через трубопровод 198 (фиг.8) и направл€етс€ на кислородную компрессорную станцию 203 (фиг.8), охлажденный солевой раствор через патрубок направл€етс€ в океан.

¬тора€ технологическа€ лини€ по извлечению из морской воды катионов и анионов и их переработка в целевые продукты.

¬тора€ технологическа€ лини€ входит в технологический процесс, см. фиг. 7.

‘иг.7. —хема технологической линии по извлечению из морской воды катионов и анионов и их переработка в целевые продукты: 147 - реактор-смеситель; 148 - патрубок дл€ вывода подогретого анолита; 149 - патрубок дл€ вывода подогретого католита; 150 - патрубок дл€ ввода щелочного раствора; 151 - патрубок дл€ ввода холодного католита; 152 - трубопровод дл€ отвода кислорода; 153 - патрубок дл€ отвода кислорода в кислородную компрессорную станцию; 154 - патрубок дл€ ввода холодного теплоносител€; 155 - патрубок дл€ сброса солевого раствора в океан; 156 - патрубок дл€ отвода гор€чего теплоносител€; 157 - патрубок дл€ ввода холодного анолита; 158 - патрубок дл€ ввода смеси газов; 159 - генератор водорода; работает на щелочном расплаве; 160 - патрубок дл€ вывода пара анолита; 161 - патрубок дл€ вывода пара католита; 162 - патрубок дл€ ввода конденсата; 163 - патрубок дл€ ввода щелочного расплава натри€; 164 - патрубок дл€ ввода подогретого католита; 165 -трубопровод дл€ отвода водорода; 166 - патрубок дл€ отвода водорода в водородную компрессорную станцию; 167 - патрубок дл€ ввода холодного теплоносител€; 168 - патрубок дл€ вывода щелочного раствора; 169 - патрубок дл€ вывода гор€чего теплоносител€; 170 - патрубок дл€ ввода подогретого анолита; 171 - отделитель-нейтрализатор, работает на щелочном расплаве; 172 - патрубок дл€ ввода пара католита; 173 - патрубок дл€ ввода пара анолита; 174 - патрубок дл€ отвода смеси газов, направл€емых на нейтрализацию в реактор-смеситель; 175 - патрубок дл€ отвода газов, направл€емых на фракционное разделение; 176 - патрубок дл€ отвода пара от анолита и католита в абсорбционную холодильную машину; 177 - патрубок дл€ отвода щелочного расплава; 178 - центрифуга; 179 - патрубок дл€ ввода щелочного раствора; 180 - патрубок дл€ вывода шлама (осадка); 181 - патрубок дл€ отвода щелочного раствора; 182 - абсорбционна€ холодильна€ машина; 183 - патрубок дл€ отвода холодного теплоносител€ (+1o—); 184 - патрубок дл€ ввода гор€чего теплоносител€; 185 - патрубок дл€ вывода конденсата и подачи его в генератор водорода; 186 - патрубок дл€ ввода перегретого пара из отделител€-нейтрализатора; 187 - смеситель; 188 - пульт распределени€; 189 - патрубок дл€ приема водорода; 190 - патрубок дл€ приема смеси, газов дл€ разделени€; 191 - патрубок дл€ приема кислорода; 192 - патрубок дл€ приема щелочного раствора, отправл€емого на разделение; 193 - патрубок дл€ приема шлама полиметаллического конгломерата на фракционное разделение; 194 - насос дл€ подачи солевого раствора обратно в океан.

¬тора€ технологическа€ лини€ предназначена дл€ переработки морской воды и выделени€ из нее целевых продуктов: металлов и их солей, водорода и кислорода. Ёта лини€ представл€ет собой инженерный комплекс, состо€щий из высокоэффективного технологического процесса и аппаратов нового типа, обеспечивающих высокие скорости проведени€ процесса.

ѕринцип работы технологической линии следующий.

»з разделител€ ионов 13 (фиг. 7) в реактор-смеситель 147 (фиг.7) дл€ предварительного подогрева раздельно подают в межтрубные пространства католит и анолит через патрубки 157 и 151 соответственно. «а счет тепла реакции католит и аколит, подогрева€сь, охлаждают реакционную массу в реакторе-смесителе. ѕодогретые католит и анолит через патрубки 148 и 149 направл€ютс€ в генератор водорода 159 и через патрубки 170 и 164 поступают в межтрубное пространство генератopa водорода. «а счет тепла реакций католит и анолит переход€т в пар. ѕарообразные католит и анолит через патрубки 160 и 161 направл€ютс€ в отделитель-нейтрализатор 171. „ерез патрубок 172 пар католита поступает в отделитель катионов от гидратной оболочки, т.е. получение катионов, несущих на себе положительный электрический зар€д. ¬ нейтрализаторе катион восстанавливаетс€ электроном и переходит в нейтральный атом металла и в виде щелочного расплава через патрубок 177 и 163 поступает в генератор водорода 159. «десь проходит реакци€ взаимодействи€ щелочного расплава с водой с образованием водорода и полиметаллического конгломерата. ¬одород через патрубок 166 и патрубок 189 поступает на пульт распределени€ 188 и далее по назначению.

—успензи€ щелочного раствора и полиметаллического конгломерата через патрубок 168 направл€етс€ в центрифугу 178. Ўлам полиметаллического конгломерата направл€етс€ в патрубок 193 пульта распределени€ 188 и далее по назначению.

ўелочной раствор через патрубок 181 раздел€етс€ на два потока:

- через патрубок 181 и пульт распределени€ 188 щелочкой раствор направл€етс€ на разделение по компонентам;

- щелочной раствор через патрубок 150 направл€етс€ в реактор-смеситель, где проходит реакци€ перевода щелочного раствора и смеси газов в соли щелочных металлов, водный раствор которых насосом 194 отправл€етс€ обратно в океан.

ѕар анолита через патрубок 173 поступает в отделитель анионов от гидратной оболочки, т.е. получение анионов, несущих на себе отрицательный электрический зар€д. ¬ нейтрализаторе анион окисл€етс€ до свободных молекул газа, например —l2, Br2, SO3 и др. ќбразовавшиес€ газы раздел€ютс€ на два потока

- через патрубок 174 смесь газов направл€етс€ в реактор-смеситель через патрубок 158 дл€ взаимодействи€ с щелочным раствором, распыл€емым форсунками; кислород, образовавшийс€ после реакций 18 и 19 в отделителе-нейтрализаторе, поступает в реактор-смеситель 147 и в дальнейших реакци€х не участвует, и он выводитс€ через трубопровод 152 и патрубок 153 на пульт распределени€ 188, а затем через патрубок 192 - по назначению;

- щелочной раствор через патрубок 155 с помощью насоса 194 направл€етс€ обратно в океан.

“аким образом, в рассмотренной технологической линии из введенного в него католита и анолита получают

- водород;

- кислород;

- щелочной раствор;

- смесь газов;

- полиметаллический конгломерат.

¬одород и кислород сразу используютс€ как целевые продукты а щелочной раствор, смесь газов и полиметаллический конгломерат подвергают дальнейшей переработке с целью выделени€ из них целевых продуктов.

«авод по получению обессоленной воды, водорода и кислорода по литиевой технологии.

 ак показали расчеты, при переработке 1 км3 (109 тонн) морской воды с содержанием 3,5% солей образуетс€ (при 100% переработке) 965000000 тонн обессоленной воды и из нее можно получить 1200898496000 м3 водорода и 600449248000 м3 кислорода.

»з материального баланса известно, что один генератор водорода вырабатывает в час 22400 м3 водорода.

ќпределим, сколько нужно установить генераторов водорода дл€ получени€ 120089849600 м3 водорода в год.

1. 2240024=537600 м3 водорода в сутки

2. 537600350=188160000 м3 водорода в год (примем 350 рабочих дней в году, 15 дней - планово-предупредительный ремонт)

3. 1200898498000:188160000=6382,32 генераторов водорода необходимо

4. примем, что в –оссии будет установлено 200 заводов таких, тогда на одном заводе надо установить

6362,32:200=31,9132 генератора водорода,

т.е. на одном заводе нужно установить 32 технологические линии.

Ќа фиг.8 показана схема завода по переработке морской воды дл€ получени€ обессоленной воды, водорода и кислорода по литиевой технологии.

‘иг.7. —хема завода по получению обессоленной воды, водорода и кислорода по литиевой технологии.

I - XXXII - технологические линии по переработке обессоленной воды; 140 - водоем с морской водой; 141 - заборник морской воды; 13 - блок разделителей ионов; 146 - разделитель на мелкие струи концентрированного (17,5 вес. %) раствора, отход€щей морской воды длиной до 1000 метров (используетс€ только тогда, когда не перерабатывают католит и анолит); 196 - канал дл€ отвода обессоленной воды; 197 - заборник обессоленной воды; 198 - трубопровод дл€ подачи кислорода на компрессорную станцию; 199 - патрубок дл€ подачи водорода на магистральный трубопровод; 200 - водородна€ компрессорна€ станци€; 201 - трубопровод дл€ подачи водорода на компрессорную станцию; 202 - патрубок дл€ подачи кислорода на магистральный трубопровод; 203 - кислородна€ компрессорна€ станци€.

«авод дл€ переработки морской воды предназначен дл€ получени€ обессоленной воды, водорода, кислорода, анолита и католита. «авод представл€ет собой

- три блока разделителей ионов дл€ получени€ обессоленной воды;

- отводной канал дл€ отвода обессоленной воды;

- 32 технологические линии по получению водорода и кислорода;

- две компрессорные станции по очистке, охлаждению и нагнетанию водорода и кислорода в магистральные трубопроводы.

» все это объединено в единый непрерывный технологический цикл.

ѕринцип работы завода по переработке морской воды следующий.

»з водоема 140 через заборники 144 морска€ вода подаетс€ в три блока разделителей ионов 13, где морска€ вода раздел€етс€ на три фракции: анолит - обессоленна€ вода - католит. ќбессоленна€ вода в количестве 2400 тонн в час (с трех блоков разделителей ионов) направл€етс€ в канал 196 дл€ отвода обессоленной воды.

јнолит и католит направл€ютс€ по двум направлени€м

а) смешиваютс€ (см. стади€ 2) и через отверсти€ разделител€ 4 выдавливаютс€ тонкими струйками в океан;

б) отправл€ютс€ (если в них есть потребность) по трубопроводам 143 и 144 на завод по переработке анолита и католита.

ќбессоленна€ вода, текуща€ по отводному каналу 196, с помощью заборников 197 подаетс€ в генератор водорода технологической линии дл€ получени€ водорода и кислорода. Ќа получение водорода и кислорода на одной технологической линии расходуетс€ 36 тонн обессоленной воды в час. Ќа 32 технологические линии подаетс€ 1152 тонны обессоленной воды в час. ќстальна€ часть 2400-1152= 1248 тонн в час подаетс€ на промышленные нужды, например на завод по переработке анолита и католита или на орошение сельхозугодий и освоение пустынных земель. ≈сли нет потребности в обессоленной воде дл€ сельхознужд, то один блок разделителей ионов отключаетс€.

¬одород и кислород, полученные на технологических лини€х, по трубопроводам 198 и 201 соответственно подаютс€ на компрессорные станции 200 и 203, где производитс€ очистка, осушка и нагнетание газов в магистральные трубопроводы.

«авод по переработке анолита и католита.

Ќа фиг.9 показана схема завода по переработке анолита и католита.

‘иг. 9. —хема завода по переработке анолита и католита: 208 - технологическа€ лини€ по извлечению из морской воды катионов и анионов; 214 - нейтральный пульт распределени€ материальных потоков; 215 - трубопровод дл€ подачи водорода на водородную компрессорную станцию; 216 - цех по разделению смеси газов; 222 - патрубок дл€ вывода неразделенной смеси газов; 223 - патрубок дл€ ввода неразделенной смеси газов, направл€емых на другие цели; 224 - патрубок дл€ ввода неразделенного щелочного раствора; 225 - реактор-смеситель; 226 - патрубок дл€ ввода неразделенной смеси газов; 227 - патрубок дл€ слива солевого раствора обратно в океан; 228 - цех по разделению щелочного раствора; 229 - патрубок дл€ ввода неразделенного щелочного раствора; 230 - патрубок дл€ вывода неразделенного щелочного раствора; 231, 232, 233, 234 - патрубки дл€ вывода разделенных фракций щелочного раствора; 235 - трубопровод дл€ подачи кислорода на кислородную компрессорную станцию; 236 - шнековый питатель дл€ подачи полиметаллического конгломерата; 237 - фракционный разделитель полиметаллического конгломерата; 238 - промежуточна€ емкость дл€ сбора полиметаллического конгломерата (без —а(ќЌ)2 и ћg(ќЌ)2); 239 - промежуточна€ емкость дл€ сбора Mg(ќЌ)2; 240 - промежуточна€ емкость дл€ сбора воды; 241 - промежуточна€ емкость дл€ сбора —а(ќЌ)2; 242 - фракционный разделитель дл€ повторного разделени€ фракций полиметаллического конгломерата; 243 - цех по получению солей —а и ћg; 244 - восстановительна€ печь —а(ќЌ)2; 245 - восстановительна€ печь ћg(ќЌ)2; 246 - восстановительна€ печь полиметаллического конгломерата.

«авод по переработке анолита и католита предназначен дл€ получени€ за счет электрохимических и химических реакций, которым подвергаютс€ анолит и католит, следующих целевых продуктов:

- водорода;

- кислорода;

- металлов, содержащихс€ в морской воде;

- смеси газов (Cl2, Br2, J2, F2, SO3 и CO2);

- щелочного раствора (NaOH +  ќЌ + примеси);

- индивидуальных соединений из щелочного раствора.

Ќаличие большого количества щелочного раствора позвол€ет организовать производство растворимого стекла (жидкое стекло) и на его основе кислотоупорного цемента дл€ изготовлени€ железобетонных труб большого диаметра дл€ перекачки обессоленной воды с побережь€ в районы материка, где установлены заводы по получению водорода и кислорода.

«авод по переработке анолита и католита представл€ет собой группу физико-химических производств, объединенных в одно целое производство.

¬ состав завода (фиг.9) вход€т три технологические линии по извлечению из морской воды катионов и анионов и производство по переработке катионов и анионов, куда вход€т

- центральный пульт распределени€ потоков 214;

- цех по разделению смеси газов 216;

- реактор-смеситель 225;

- цех по разделению щелочного раствора 228;

- три фракционных разделител€ 237;

- фракционный разделитель дл€ повторного разделени€ фракций полиметаллического конгломерата 242;

- цех по получению из —а(ќЌ)2 и ћg(ќЌ)2 других солей —а и ћg 243;

- восстановительные печи 244, 245, 246.

¬одород, полученный после реакций 11, 12 и 13, через разделитель потоков водорода 247 направл€етс€ на восстановительные водородные печи, а избыток водорода направл€етс€ на водородную компрессорную станцию.

 ислород, полученный по реакции 25, отдел€етс€ от газовой смеси и по трубопроводу 235 направл€етс€ на кислородную компрессорную станцию.

ѕринцип работы завода по переработке анолита и католита.

— трех технологических линий (фиг.7) полученные продукты направл€ютс€ на центральный пульт по распределению материальных потоков 214 (фиг.9), где одноименные потоки собираютс€ и вывод€тс€ из патрубков: 209 - водород; 210 - смесь газов на разделение, 211 - кислород; 212 - щелочной раствор (смесь NаќЌ и  ќЌ и микропримеси LiOH, RbOH, CsќЌ); 213 - полиметаллический конгломерат.

ѕо заказу промышленности смесь газов направл€етс€ в цех 216 дл€ разделени€ газов (через патрубок 223), где за счет охлаждени€ газовой смеси в теплообменниках хладоагентом происходит фракционное разделение газовой смеси. ќпределенное количество индивидуальных газов отбираетс€ и направл€етс€ заказчику. ќставша€с€ неразделенна€ часть газовой смеси направл€етс€ в реактор-смеситель 225, где происходит взаимодействие щелочного раствора с газами согласно реакци€м 14-20. ќбразовавшийс€ солевой раствор, представл€ющий галогены, сульфаты и карбонаты Na и  , сливаетс€ обратно в океан.

“акже по заказу промышленности щелочной раствор через патрубок 212 направл€етс€ в цех 228, где определенную часть раствора раздел€ют на NaOH и  ќЌ, а из них получают концентрированные (40%-ные) растворы NaќЌ и  ќЌ и твердые NaќЌ и  ќЌ. ќставшуюс€ часть неразделенного щелочного раствора направл€ют в реактор-смеситель 225 дл€ проведени€ в нем реакций (14-20).

ѕолиметаллический конгломерат в виде шлама (осадка) с центрифуги через патрубок 213 подаетс€ с помощью шнековых питателей во фракционные разделители 237. ¬ каждый фракционный разделитель загружаетс€ порци€ полиметаллического конгломерата в количестве трехчасовой выработки с одной технологической линии, т.к. общее врем€ проведени€ процесса разделени€ суспензии составл€ет три часа, а три фракционных разделител€, вход€щих в технологическую линию, обеспечат полунепрерывный процесс разделени€ полиметаллического конгломерата.

¬о фракционном разделителе 237 из суспензии выдел€ют фракции —а(ќЌ)2, ћg(ќЌ)2, а фракцию из смеси остальных гидроксидов металлов, индивидуальных металлов и воду направл€ют в промежуточные емкости 238, 239, 240 и 241.

„асть —а(ќЌ)2 и ћg(ќЌ)2 идет в цех 243 дл€ получени€ солей —а и ћg. Ѕольша€ часть —а(ќЌ)2 и ћg(ќЌ)2 идет в восстановительные печи 244, 245 дл€ восстановлени€ гидроксидов металлов водородом, до индивидуальных металлов —а и ћg, a дл€ —а дополнительно еще и в перевод —аЌ2.

Ќакопленный в промежуточных емкост€х полиметаллический конгломерат и индивидуальные металлы направл€ютс€ шнековым питателем во фракционный разделитель, где проводитс€ отделение индивидуальных металлов от гидроксидов металлов, которые собираютс€ в промежуточную емкость и оттуда направл€ютс€ в восстановительную печь 246. ѕорошки металлов отправл€ютс€ на обогатительную фабрику дл€ окончательного разделени€ порошков металлов методом флотации на индивидуальные металлы.

“аким образом, разработанное и описанное выше устройство по непрерывной переработке морской воды реально может выполнить основную цель изобретени€ - заменить углеводородное топливо на экологически чистое водородное топливо (чистый водород) и обеспечить население «емли обессоленной водой и сырьем дл€ химической и металлургической промышленности.

ѕроизводство по получению расстворимого стекла.

—текло расстворимое - бесцветный или слегка окрашенный в зеленый или желтый цвет прозрачный затвердевший расплав, состо€щий из щелочных силикатов.

Ѕрутто формула стекла растворимого:

R2OmSiO2,

где: R2O-Na2ќ или  2ќ;

m - число молекул Siќ2.

—текло растворимое получают сплавлением смеси кварцевого песка с содой или сульфатом натри€ и углем в непрерывно действующих стекловаренных печах по технологии, аналогичной дл€ промышленного нерастворимого стекла. ѕолученный расплав называют "силикат - глыба", а из нее получают кислотоупорный цемент (3, с.1037).

¬ нашем случае наиболее приемлемым €вл€етс€ способ получени€ стекла растворимого обработкой аморфного кремнезема концентрированными растворами едких щелочей во вращающихс€ автоклавах (3, с.1037).

 онцентрированные растворы щелочей получают в цехе 228, фиг.9.

ќбща€ схема производства следующа€:

nNaOH (KOH) + mSiO2 R2O-->mSiO2 --> кислотоупорный цемент --> железобетонные трубы и другие издели€.

ѕрименение щелочного раствора по вышеприведенной схеме обеспечат перекачку обессоленной воды в заданные районы –оссии без применени€ металлических труб.

Ћитература

1. —окольский ё.ћ. ќмагниченна€ вода: правда и вымысел. Ћ.: ’ими€, 1990.

2. Ћомоносов ¬. ё. , ѕоливанов  .ћ., ћихайлов ќ.ѕ. Ёлектротехника. ћ.: Ёнергоиздат, 1990.

3. ƒикерсон –. , √рей √. , ’ейт ƒж. ќсновные законы химии, “.2, изд. "ћир", 1982.

4.  асаткин ј.√. ќсновные процессы и аппараты химической технологии ћ.: ’ими€, 1971.

5. ѕлановский ј. Ќ. , Ќиколаев ѕ.». ѕроцессы и аппараты химической и нефтехимической технологии. ћ.: ’ими€, 1972.

6. ѕавлов Ќ.Ќ. “еоретические основы общей химии. ћ.: ¬ысша€ школа, 1978.

7.  ратка€ химическа€ энциклопеди€. “.4, ћ.: —оветска€ энциклопеди€, 1965.

8.  ратка€ химическа€ энциклопеди€. “.1, ћ.: —оветска€ энциклопеди€, 1961.

9. —войства неорганических соединений. —правочник, Ћ.: ’ими€, 1983.

10. ѕерри ƒж. —правочник инженера химика. “.2, Ћ.: ’ими€, 1969.

11. „ернобыльский ».»., Ѕондарь ј.√. и др. ћашины и аппараты химических производств. ћ.: ћашгиз, 1961.

12.  ратка€ химическа€ энциклопеди€, “.5, ћ.: —оветска€ энциклопеди€, 1967. 


‘ќ–ћ”Ћј »«ќЅ–≈“≈Ќ»я



1. ”стройство дл€ непрерывной переработки морской воды с выделением из нее обессоленной воды, водорода, кислорода, металлов и других соединений, содержащее последовательно соединенные разделитель ионов дл€ разделени€ морской воды магнитным полем на обессоленную воду, анолит и католит, отделитель-нейтрализатор дл€ отделени€ гидратной оболочки от анионов и катионов и нейтрализации на них электрических зар€дов, и генератор водорода дл€ получени€ водорода взаимодействием расплавленного лити€ и воды, образующие первую технологическую линию, и последовательно соединенные второй отделитель-нейтрализатор, реактор-смеситель и генератор водорода, работающий на обессоленной воде и щелочном расплаве, образующие вторую технологическую линию.

2. –азделитель ионов дл€ разделени€ морской воды на обессоленную воду, католит и анолит, содержащий трубопровод, размещенный в магнитном поле, отличающийс€ тем, что устройство дополнительно содержит секцию предварительного омагничивани€ воды круговым магнитным полем, создаваемым катушкой электромагнита, и снабженную приспособлением дл€ тангенциального ввода воды, а секци€ разделени€ предварительно омагниченной воды посредством магнитного пол€ с магнитным потоком, перпендикул€рным направлению движени€ воды, выполнена в виде центрального трубопровода, к которому через щели по диаметру присоединены два трубопровода меньшего диаметра дл€ вывода анолита и католита.

3. ќтделитель-нейтрализатор, предназначенный дл€ отделени€ гидратной оболочки от анионов и катионов и нейтрализации на них электрических зар€дов, содержащий последовательно соединенные друг с другом устройство дл€ подачи на конические сетки посто€нного тока высокого напр€жени€, отделитель, снабженный патрубками дл€ ввода парообразного католита и анолита, двум€ коническими сетками, несущими соответственно положительный и отрицательный зар€ды, двум€ гасител€ми скорости паров анолита и католита и двум€ направл€ющими цилиндрами дл€ ввода не содержащих гидратной оболочки анионов и катионов в нейтрализатор, и нейтрализатор, включающий генератор посто€нного тока низкого напр€жени€ и внешнюю цепь генератора, в которую вход€т металлический шаровой контакт и контакт из расплавленного лити€ или натри€.

4. √енератор водорода, содержащий реакционную зону и теплообменник, отличающийс€ тем, что генератор содержит теплоизол€ционный корпус, в котором предусмотрена реакционна€ зона дл€ взаимодействи€ расплавленного лити€ и воды, с системой охлаждени€ реакционной массы холодным теплоносителем с выделением из нее водного раствора гидроокиси лити€ и водорода, патрубками дл€ отвода водорода и водного раствора гидроокиси лити€, кроме того, генератор имеет патрубки ввода анолита и католита в межтрубное пространство реакционной зоны и патрубки вывода парообразного католита и анолита, снабженные электрическими подогревател€ми.




ѕ–ќ„»“ј“№ Ќ”∆Ќќ ¬—≈ћ !
—удьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланет€н



Ќезависимый научно технический портал
¬оздухо- и водоочистка. ќпреснительные установки






—ќ¬≈–Ў≈ЌЌќ Ѕ≈—ѕЋј“Ќќ!
¬ам нужна ѕќЋЌјя ¬≈–—»я данного патента? —ообщите об этом администрации портала. ¬ сообщении об€зательно укажите ссылку на данную страницу.


ѕќ»—  »Ќ‘ќ–ћј÷»» ¬ Ѕј«≈ ƒјЌЌџ’


–ежим поиска:"и" "или"

»нструкци€.  лючевые слова в поле ввода раздел€ютс€ пробелом или зап€той. –егистр не имеет значени€.

–ежим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречаетс€ каждое из ключевых слов. Ќапример, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". ѕри использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречаетс€ хот€ бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

¬ любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. ≈сли вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Ќапример: "+очистка -воды".

ѕоиск выдает все данные, где встречаетс€ введенное ¬ами слово. Ќапример, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. ¬осклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


”стройства и способы водоочистки | ќпреснительные установки. ƒистилл€торы | ”стройства и способы воздухоочистки


–ейтинг@Mail.ru