Меню Рубрики

Установка регенерации щелочного электролита

ОБОРУДОВАНИЕ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ РЕМОНТЕ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕЙ

Зарядно — разрядная установка.

Установка для промывки аккумуляторов и резиновых чехлов.

Установка для регенирации элнетролита.

Кран для заливки электролита.

Установка для растворения окиси бария.

Резервуар для хранения электролита.

Тележка применяемая для перевозки аккумуляторной батареи.

Шкаф управления агрегатами регенерации.

Устройство для контроля напряжения на банках аккумуляторной батареи, бачки для раствора борной кислоты, для воды, для заливки аккумуляторной батареи.

Контрольно-измерительные приборы и принадлежности

Амперметр магнитоэлектрический системы класса точности не ниже 1,0 (для автоматических установок допускаются амперметры класса точности не ниже 1,5).

Вольтметр магнитоэлектрический системы класса точности не ниже 0,5 и внутреннего сопротивления не менее 1000 ОМ/В.

Термометр с ценой деления не более одного градуса.

Рисунок 3 Гидравлическая схема мастерской для приготовления и регенерации щелочного электролита: 1 — дистиллятор; 2- бак для дистиллированной воды; 3 — бак для воды; 4 — установка для растворения окиси бария; 5 — ванна для растворения твёрдых щелочей; 6 — бак для слива электролита; 7 — установка для регенерации электролита; 8 — бак для корректировки электролита; 9 — бак для приготовления раствора едкого лития; 10 — ванна для разведения электролита; 11 — резервуары для хранения электролита

При эксплуатации электролит щелочных аккумуляторных батарей постоянно поглощает из воздуха углекислоту, которая, взаимодействуя с едким калием, натрием и литием, образует углекислые соли — карбонаты. Наличие карбонатов в электролите отрицательно влияет на работу аккумуляторных батарей, и при накоплении их более 70г в литре электролит подлежит замене.

Отработанный электролит подвергают регенерации, целью которого является освобождение от карбонатов путём осаждения их гидратом окиси бария. Оборудование для регенерации электролита размещается в помещении площадью около 30 кв. м. и высотой не менее 4,8 м.

Для создания самотёка дистиллированной воды и электролита часть оборудования (установка для обессоливания воды, ванна для дистиллированной воды, бак для воды, установка для растворения окиси бария, ванна для разведения электролита и резервуары для хранения электролита) размещают на балконе высотой 2 м. Для подачи на балкон окиси бария и сухой щёлочи в помещении устанавливают тельфер грузоподъёмностью 0,5 Т.

Электролит, слитый из аккумуляторов, по трубопроводу из ремонтного помещения поступает в ванну ёмкостью 300 л. для корректировки или при помощи насоса перекачать в одну из двух ёмкостей: годный — в один из резервуаров для хранения ёмкостью дл.250 л., негодный — в установку для регенерации.

Восстановленный при помощи окиси бария электролит из установки для регенерации поступает в ванну для корректировки. После анализа электролит насосом перекачивают снова в установку для регенерации или подвергают корректировке электролитом большей плотности, поступающем самотёком из ванны для разведения электролита Перемешивание электролита во время корректировки достигается его выкачиванием. Откорректированный электролит поступает в один из резервуаров для хранения.

В процессе регенерации происходит резкое снижение плотности электролита и уменьшение на 18 — 20 %, поэтому новый электролит приготовляют с повышенной плотностью. Таким образом, после регенерации и корректировки можно получить такое же количество восстановленного электролита, сколько поступило на регенерацию.

Для слива отходов окиси бария и негодного электролита все установки; ванна и резервуары имеют сливные отверстия, соединённые трубопроводами со сливным колодцем. Размеры колодца устанавливают из такого расчёта, чтобы в него можно слить 130 — 150 метров кубических жидкости в год. Сливать отходы окиси бария и электролита в общую канализационную сеть депо или в водоёмы категорически запрещается.

Основным оборудованием регенерационной являются: установка для регенерации электролита, установка для растворения окиси бария и установка для обессоливания воды. Необходимо отметить, что емкость баков, ванн, и сосудов регенерационного помещения для ремонта тепловозных аккумуляторных батареи в 2,5-3 раза больше, чем для ремонта аккумуляторов электровоза.

Читайте также:  Установка замка расценка фер

Установка для регенерации электролита — представляет собой цилиндрический бак с крышкой, на которой расположен электродвигатель мощностью 0,6 кВт, вращающий мешалку для перемешивания окиси бария с электролитом. Для более эффективного перемешивания можно перемещать мешалку вращением маховика вертикально на высоту до 500м.

На боковой поверхности установки имеется стеклянный уровнемер для определения количества электролита и уровня осадков. Электролит после регенерации сливают через три крана, расположенных на расстоянии 100 мм друг от друга. При этом открывают краны, находящиеся выше уровня отстоя.

Установка для растворения окиси бария — состоит из бака, внутри которого самотеком поступает дистиллированная вода. Количество воды определяют по делениям указателя. Через загрузочный люк, закрываемый крышкой, в бак засыпают заданное весовое количество окиси бария. При помощи электрического нагревательного элемента с автоматическим отключением раствор нагревают за 40 — 45 мин. до температуры 80 -90С. При этом раствор перемешивается мешалкой, которая вращается электродвигателем, расположенным на крышке бака. Для уменьшения тепловых потерь бак имеет теплоизоляцию.

Установку монтируют на такой высоте, чтобы уровень ее сливного патрубка был выше на 150 — 200 мм уровня наливного отверстия установки для регенерации. По окончании регенерации электролита содержание карбонатов должно быть не более 10г/литр. При необходимости в электролит добавляют моногидрат лития. Затем проверяют плотность электролита и доводят ее до требуемого значения. После этого электролит готов для заливки аккумуляторов.

источник

Способ регенерации щелочного аккумуляторного электролита

Изобретение относится к прикладной электрохимии, в частности к эксплуатации химических источников тока, и может быть использовано при ремонте щелочных аккумуляторов. Техническим результатом изобретения является разработка экологически чистой, высокопроизводительной и экономически эффективной технологии регенерации щелочного аккумуляторного электролита. Согласно изобретению способ регенерации щелочного аккумуляторного электролита включает последовательные стадии механической фильтрации, разбавления электролита дистиллированной водой, декарбонизации и концентрирования очищенного электролита. Исходный электролит разбавляют до концентрации 30-50 г/л, стадию декарбонизации разбавленного электролита осуществляют путем пропускания его через анионит АВ-17 в OH — -форме, регенерацию которого проводят чистым аккумуляторным электролитом плотностью 1,21-1,25 г/см 3 с последующей переработкой регенерата. Стадию концентрирования очищенного аккумуляторного электролита целесообразно проводить путем двухступенчатого электродиализа с получением рассола плотностью 1,17-1,18 г/см 3 и дилюата, возвращаемого на предшествующую стадию технологической цепочки. При этом оптимальное соотношение потоков дилюата и рассола (Qобесс/Qрасс) через электродиализатор на первой стадии концентрирования составляет (4-5): 1, а на второй стадии (2-2,5):1. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

Изобретение относится к области прикладной электрохимии, в частности к эксплуатации химических источников тока, и может быть использовано при ремонте щелочных аккумуляторов. Кроме того, изобретение может быть использовано в химической промышленности при декарбонизации растворов гидроокисей щелочных металлов.

Известен химический способ регенерации щелочного электролита с использованием гидроокиси бария. Гидроокись бария растворяют в горячей воде (80-90 o C) при интенсивном перемешивании, добавляют в электролит, перемешивают, дают отстояться в течение 12-15 часов и осветлившуюся часть осторожно сливают (Аккумуляторные батареи пассажирских вагонов. Руководство по ремонту N 609 ЦЛ-91 РД, М. : МПС, 1991). Недостатком способа является использование дорогостоящей и вредной для здоровья гидроокиси бария. Кроме того, процесс отстаивания электролита продолжителен.

Известен химический способ регенерации щелочного электролита с использованием окиси кальция, в котором электролит сначала разбавляют дистиллированной водой до плотности 1,05-1,1 г/см 3 (в 2,5-4 раза), проводят декарбонизацию окисью кальция с последующим осветлением раствора, а затем концентрируют упариванием до плотности 1,21-1,25 г/см 3 (Заявка N 95107318 Россия 6МКИ H 01 М 10/54. Способ регенерации щелочного электролита /Квитко Н.П., Кожевников О.В., Низов В.А.). Недостатком способа является длительность процесса осветления раствора и высокие энергозатраты на упаривание раствора щелочного электролита. Данный способ выбираем за прототип.

Читайте также:  Установка libre office на debian

Таким образом, задачей изобретения является разработка экологически чистой, высокопроизводительной и экономически эффективной технологии регенерации щелочного аккумуляторного электролита.

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в отказе от использования дорогостоящих и вредных для здоровья химреагентов, а также в сокращении времени регенерации.

Предлагается способ регенерации щелочного аккумуляторного электролита, включающий, как и прототип, последовательные стадии механической фильтрации, разбавления электролита дистиллированной водой, декарбонизации и концентрирования очищенного электролита. В отличие от прототипа исходный электролит разбавляют в 6- 10 раз, а стадию декарбонизации разбавленного электролита осуществляют путем пропускания его через анионит АВ-17 в ОН — -форме, регенерацию которого проводят чистым аккумуляторным электролитом плотностью 1,21-1,25 г/см 3 с последующей переработкой регенерата.

С целью снижения энергозатрат стадию концентрирования очищенного аккумуляторного электролита целесообразно проводить путем двухступенчатого электродиализа с получением рассола плотностью 1,17-1,18 г/см 3 и дилюата, возвращаемого на предшествующую стадию технологической цепочки.

При этом оптимальное соотношение потоков дилюата и рассола (Qобесс/Qрасс) через электродиализатор на первой стадии концентрирования составляет (4-5):1, а на второй стадии (2-2,5):1.

Дистиллированную воду для разбавления исходного электролита можно получать путем электродиализа.

В дальнейшем суть предлагаемого изобретения поясняется описанием технологической схемы (чертеж) и примерами конкретного исполнения способа.

На чертеже представлена технологическая схема процесса регенерации щелочного аккумуляторного электролита. Исходный отработанный электролит из бака 1 через блок механической фильтрации 2 поступает в бак 3, где разбавляется в 6-10 раз дистиллятом, поступающим из блока электрохимической деминерализации воды 4. Диапазон разбавления был определен экспериментально и определялся требованием высокого качества очистки электролита при минимальном разбавлении. Из бака 3 разбавленный электролит подается на установку регенерации 5, заполненную анионитом АВ-17 в ОН — форме. Карбонат-ионы CO 2- 3 при указанной концентрации электролита вытесняют из смолы ионы OH — , раствор очищается от карбонатов и поступает в бак очищенного разбавленного электролита 6. Из бака 6 электролит поступает в двухступенчатый электрохимический концентратор 7, состоящий из двух электродиализаторов. Концентратор состоит из двух ступеней, т. к. необходимо получить максимальную концентрацию КОН в рассоле, при минимальной концентрации КОН в дилюате. Это зависит от соотношения скоростей прокачки электролита через камеры обессоливания и концентрирования. Как показали эксперименты, для первой ступени концентрирования оптимальное соотношение потоков дилюата и рассола (Qобесс/Qрасс) составляет (4-5):1. При этом получается рассол I с концентрацией КОН 120-150 г/л, который подается на вторую ступень концентрирования, и дилюат I с концентрацией КОН 8-10 г/л. Эта концентрация очень мала, поэтому дилюат I возвращается в бак 3 для разбавления исходного электролита. Для второй ступени концентрирования оптимальное соотношение потоков дилюата и рассола (Qобесс/Qрасс) составляет (2-2,5): 1. При этом получается рассол II с концентрацией КОН 220-240 г/л, поступающий в бак очищенного концентрированного электролита 8, и дилюат II с концентрацией КОН 50-70 г/л. Эта концентрация близка к исходному разбавленному электролиту, поэтому дилюат II возвращается в бак 6. Регенерированный электролит в баке 8 добавлением чистого КОН доводится до плотности 1,21-1,25 г/см 3 и заливается в аккумуляторы.

Регенерация анионита в установке регенерации 5 осуществляется концентрированным электролитом из бака 8, при этом получается раствор соды, который можно использовать для технологических нужд, например мытья сильно загрязненных поверхностей. После регенерации анионит промывается дистиллированной водой и вновь готов к использованию.

Предлагаемый способ регенерации щелочного аккумуляторного электролита является безреагентным, в нем используется только дистиллированная вода и не образуется токсичных отходов.

Пример 1. Для декарбонизации электролита использовалась стеклянная колонка диаметром 3,6 см и высотой 80 см. Общий объем колонки 280 см 3 . Объем, занимаемый смолой, 168 см 3 . Объем, занимаемый раствором, 112 см 3 . Емкость колонки по ионам CO 2- 3 350 мг-экв, или около 10 г. Были сняты кривые сорбции и регенерации колонки при различных концентрациях гидроокиси калия в растворе и постоянной концентрации карбонатов, равной 7 г/л CO 2- 3. Данные сведены в таблицу 1.

Читайте также:  Установка автоматическая для разложения по кьельдалю

Как видно из таблицы 1, очистка электролита от карбонатов возможна только при разбавлении исходного электролита в 6-10 раз. При разбавлении менее чем в 6 раз анионит слабо поглощает ионы CO 2- 3 вследствие высокой активности ионов ОН — , вытесняющих ионы CO 2- 3 из смолы. При разбавлении более чем в 10 раз качество очистки увеличивается незначительно, но резко возрастает количество разбавленного электролита, а соответственно, и затраты на его концентрирование. В зависимости от разбавления исходного электролита, т.е. от соотношения концентраций ионов ОН — и CO 2- 3, емкость смолы используется на 45-95%. Содержание карбонатов в очищенном разбавленном электролите 0,2-0,6 г/л.

Пример 2. Очищенный от карбонатов разбавленный электролит концентрировался в многокамерном электродиализаторе. Площадь одной мембраны 70 см 2 . Рабочая плотность тока 9-12 мА/см 2 . Производительность аппарата 350 мл/ч. Исходная концентрация КОН в растворе 30 г/л. Была снята зависимость содержания КОН в концентрате от соотношения потоков дилюата и рассола (Qобесс/Qрасс). Данные приведены в таблице 2.

Как видно из таблицы 2, наилучшее соотношение потоков через камеры обессоливания и концентрирования, Qобесс/Qрасс, составляет (4-5):1. При соотношении менее 4:1 степень концентрирования КОН в рассольной камере резко снижается. При соотношении более 5:1 степень концентрирования КОН в рассольной камере увеличивается незначительно, но возрастает количество дилюата, который подлежит повторной обработке. Максимальная концентрация КОН в рассольных камерах электродиализатора после первого каскада концентрирования составляет 120-150 г/л.

Полученный после первого каскада концентрирования рассол направлялся на второй каскад. Исходная концентрация КОН 140 г/л. Производительность аппарата 120 мл/ч. Рабочая плотность тока 28- 32 мА/см 2 . Была снята зависимость содержания КОН в рассоле от соотношения потоков дилюата и рассола (Qобесс/Qрасс). Данные приведены в таблице 3.

Как видно из таблицы 3, наилучшее соотношение потоков через камеры обессоливания и концентрирования, Qобесс/Qрасс, составляет (2-2,5):1. При соотношении менее 2:1 степень концентрирования КОН в рассольной камере резко снижается. При соотношении более 2,5:1 степень концентрирования КОН в рассольной камере остается на том же уровне, но возрастает количество дилюата, который подлежит повторной обработке. Максимальная концентрация КОН в рассольных камерах электродиализатора после второго каскада концентрирования составляет 220-240 г/л. Концентрация карбонатов в электролите в конечной стадии обработки составляет 1,5-3,5 г/л. Перед заливкой в аккумуляторы регенерированный электролит доводится до плотности 1,21- 1,25 г/см 3 путем добавления чистого КОН.

1. Способ регенерации щелочного аккумуляторного электролита, включающий последовательные стадии механической фильтрации, разбавления электролита дистиллированной водой, декарбонизации и концентрирования очищенного электролита, отличающийся тем, что перед очисткой исходный электролит разбавляют до концентрации 30 — 50 г/л, а стадию декарбонизации разбавленного электролита осуществляют путем пропускания его через анионит АВ-17 в ОН — -форме, регенерацию которого проводят чистым аккумуляторным электролитом плотностью 1,21 — 1,25 г/см 3 с последующей переработкой регенерата.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию концентрирования очищенного аккумуляторного электролита проводят путем двухступенчатого электродиализа с получением рассола плотностью 1,17 — 1,18 г/см 3 и дилюата, возвращаемого на предшествующую стадию технологической цепочки.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что соотношение потоков дилюата и рассола через электродиализатор на первой стадии концентрирования составляет (4 -5): 1, а на второй стадии (2-2,5): 1.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что дистиллированную воду для разбавления исходного электролита получают путем электродиализа.

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector