Пристрій для приготування розчинів мінеральних солей і/або добрив

Изобретение относится к области сельского хозяйства, химической, легкой, пищевой, медицинской и др. отраслей промышленности и может быть использовано для получения растворов минеральных солей и/или удобрений различных концентраций и составов. Известно устройство для растворения солей [1], включающее емкость с мешалкой, в которую загружается соль в определенном весовом соотношении с растворителем и в результате перемешивания получается раствор определенной концентрации. Однако известное устройство не позволяет осуществлять непрерывное растворение за счет периодичности загрузки исходных компонентов, длительности процесса растворения и слива готового продукта, не обеспечивает строгое поддержание заданной концентрации готового продукта, а также связано с присутствием пылесодержащих и экологически вредных исходных компонентов. Известно устройство для растворения солей [2], включающее емкость с патрубками, циркуляционный трубопровод с насосом, фильтр, выполненный в виде стакана и воронкообразный элемент. В данном устройстве соль загружается в фильтр, который опускается в растворитель, находящийся в емкости и под действием струи циркулирующей жидкости происходит растворение соли. В этом устройстве не предусмотрено автоматическое переключение с режима циркуляции на режим выдачи готового раствора. Концентрация раствора также зависит от весового соотношения соль-растворитель. Следовательно, это устройство имеет те же недостатки, которые присущи вышеназванному аналогу. Известно устройство предназначенное для перемешивания готовых маточных растворов с поливной водой [3], наиболее близкое по решению технической задачи к предлагаемому изобретению и выбранное в качестве прототипа. Устройство состоит из емкости для растворения с трубопроводом отвода раствора, емкости для доведения раствора до заданной концентрации, с патрубком отвода готового раствора и решеткой, соединенной с всасывающей линией циркуляционного трубопровода, циркуляционный насос, клапаны, трубопровод подвода растворителя, датчики уровня и плотности раствора. Недостатками известного устройства являются значительные потери исходных продуктов за счет предварительного дробления и ручной погрузки на транспортер, а также экологически грязный процесс приготовления раствора, что влияет на здоровье обслуживающего персонала. Технический результат изобретения состоит в достижении экологически чистого процесса приготовления раствора, обеспечении безопасности работы обслуживающего персонала с пылесодержащими компонентами, существенное снижение потерь исходного сырья, а также ускорение процесса получения готовых растворов с заданными концентрациями. Сущность изобретения заключается в достижении технического результата за счет того, что в устройстве для приготовления растворов минеральных солей и/или удобрений, содержащем емкость для растворения с трубопроводом отвода раствора, дополнительную емкость для доведения раствора до заданной концентрации с патрубком отвода готового раствора и решеткой, соединенную с всасывающей линией циркуляционного трубопровода, циркуляционный насос, клапаны, трубопровод подвода растворителя, датчики уровня и плотности раствора, емкость для растворения выполнена в виде транспортного контейнера, соединенного с нагнетательной линией циркуляционного трубопровода, с дополнительной емкостью для доведения раствора до заданной концентрации с помощью трубопровода отвода раствора, при этом последний размещен в дополнительной емкости с зазором относительно стенок и днища над решеткой, трубопровод, соединяющий дополнительную емкость с циркуляционным насосом, расположен на уровне датчика уровня раствора, патрубок отвода готового раствора расположен у днища дополнительной емкости на одном уровне с датчиком плотности раствора, а соединения контейнера с соответствующими трубопроводами выполнены быстроразъемными. Кроме того, транспортный контейнер выполнен в виде вставленных одна в другую емкостей, с зазором между ними, причем внутренняя емкость выполнена из пористого материала, например, полипропилена, а внешняя выполнена из водонепроницаемого материала, например, полиэтилена, внешняя оболочка имеет приспособления для подключения не менее трех трубопроводов. На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - оптимальный вариант количества одновременно подключенных транспортеров. Предлагаемое устройство содержит емкость для растворения в виде транспортного контейнера 1, подсоединенный через быстросъемные крепления 2, например, в виде сухарного замка, хомута и т.п., к трубопроводу подвода растворителя 3, циркуляционному трубопроводу 4 с насосом 5, и трубопроводу отвода раствора 6. На трубопроводе 3 установлен запорный клапан 7, включающийся от датчика уровня раствора 8, установленного в емкости для доведения раствора до заданной концентрации 9. Трубопровод отвода раствора 6 установлен над успокоителем 10. В нижней части емкости для доведения раствора до заданной концентрации 9, имеется патрубок отвода готового раствора 11 с клапаном 12, открывающемся по сигналу от датчика плотности 13. В верхней части емкости для доведения раствора 9 на высоте датчика уровня раствора 8 имеется отвод в циркуляционный трубопровод 4, клапан 14. Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. Растворитель по трубопроводу подвода растворителя 3 поступает в транспортный контейнер 1 и растворяет минеральную соль или удобрение, загруженное в вышеуказанный контейнер в процессе производства. Раствор самотеком по трубопроводу отвода раствора 6 поступает в емкость для доведения раствора до заданной концентрации 9. Так как клапан 12 закрыт, идет наполнение емкости до необходимого уровня, который контролируется с помощью датчика уровня раствора 8. При срабатывании датчика уровня раствора 8 автоматически отключается подача растворителя в транспортный контейнер 1 клапаном 7 и включается циркуляционный насос 5. Так как отвод в циркуляционный трубопровод 4 находится на уровне датчика 8, раствор поступает по нему через циркуляционный насос 5 в транспортный контейнер 1 для дальнейшего растворения минеральной соли и/или удобрения. В процессе циркуляции плотность раствора в нижних слоях увеличивается, что обеспечивает подъем уровня раствора с низкой концентрацией и, следовательно, непрерывную циркуляцию. При достижении заданной концентрации датчик плотности 13 выдает сигнал на открытие клапана 12, в результате чего раствор заданной, концентрации поступает по патрубку отвода готового раствора 11 потребителю. Так как уровень раствора уменьшился, датчик 8 выдает сигнал на открытие клапана 7 и остановку насоса 5, что обеспечивает безаварийную работу насоса. Растворитель по трубопроводу подвода растворителя 3 поступает в транспортный контейнер 1, откуда, растворив соль и/или удобрения по трубопроводу отвода раствора 6 поступает в емкость для доведения раствора до заданной концентрации слабонасыщенным раствором. При снижении концентрации раствора в нижних слоях емкости для доведения раствора до заданной концентрации 9, т.е, на уровне трубопровода для отвода готового раствора 11, датчик плотности 13 выдает сигнал на закрытие клапана 12. При достижении заданного уровня раствора датчик уровня 8 выдает сигнал на отключение подачи растворителя и запуск циркуляционного насоса 5. Т.е. система переходит в первоначальное положение и раствор циркулирует по циркуляционному трубопроводу 4 до насыщения заданной концентрации Затем повторяется цикл выдачи готового раствора потребителю, Предлагаемая конструкция выгодно отличает устройство от известных возможностью в зависимости от запросов потребителей делать без существенных изменений принципиальной схемы устройства процесс приготовления раствора минеральных солей и/или удобрений непрерывным. Это легко достигается тем, что к трубопроводам подвода растворителя и циркуляционному трубопроводу подключаются сразу несколько контейнеров, как это видно на фиг. 2. На этой схеме представлен ряд транспортных контейнеров 1, подключенных к трубопроводу подачи растворителя 3 и циркуляционному трубопроводу 4. Исполнительными элементами, переключающими процесс растворения, с контейнера на контейнер являются клапаны 14, которые приводятся в действие от датчика, установленного под контейнер, и сигнализирующего об его опорожнении. Так, на фиг, 1 таким датчиком является датчик 15. На фиг. 2 представлен оптимальный вариант количества одновременно подключенных транспортных контейнеров - три. Такое количество соответствует расчету времени растворения и времени подготовки нового контейнера к установке и подключению для приготовления раствора. Описанный процесс, таким образом, может включать автоматическое переключение процесса растворения с контейнера на контейнер и полуавтоматическую их подачу (замену), например, авто-карой или кран-балкой. Если процесс растворения должен происходить более интенсивно или плотность раствора должна быть выше 50%, то это достигается тем, что по трубопроводу подачи раствора подается подогретый растворитель. Так, например, для карбамида - пределах температур от 20 до 80 градусов Цельсия. Данный интервал температур обусловлен тем, что при температуре более 80 градусов Цельсия. Данный интервал температур обусловлен тем, что при температуре более 80 градусов идет процесс разложения карбамида (5). Как видно из (6) с повышением температуры концентрация раствора увеличивается. В (6) приводится таблица из которой видна тенденция к росту концентрации раствора карбамида с повышением его температуры: при t=20°C концентрация соответствует 51,83%, при t=30°C - 57,18%, при t=70°C - 76,28, причем скорость растворения также возрастает (7). На фиг. 1 показан один из возможных вариантов устройства для приготовления растворов минеральных солей и/или удобрений, когда емкость для доведения раствора до заданной концентрации и остальное оборудование выполнено стационарно, а транспортный контейнер установлен на основание 16. Однако компановочно устройство может быть выполнено не только стационарно. Оно может быть установлено на любых транспортных средствах, например, автомобилях, судах, железнодорожном и ином транспорте. Главное при этом - это сохранить схему трубопроводов и иметь емкость для доведения раствора до заданной концентрации, функции которой могут выполнять практически любые емкости, имеющиеся как у производителя, так и у потребителя, например, бочки, силосные ямы, цистерны и тому подобное. Она может быть выполнена из, например, металла с антикоррозионным покрытием, пластика, либо из бетона с покрытием и может находиться на любом удобном уровне. Авторам удалось в процессе поиска найти удачную конструкцию транспортного контейнера, который представляет собой две вставленные одна в другую емкости; внутренняя пористая в процессе растворения выполняет роль фильтра, а внешняя для изоляции. Кроме того, внешняя оболочка имеет приспособления для подключения к трубопроводам, когда идут процессы загрузки контейнера и растворения минеральных солей и/или удобрений. Выгодность такой конструкции определяется многогранностью выполняемых таким контейнером функций: он может быть использован в процессе производства как фильтр для отбора кристаллов; в процессе транспортировки и хранения как емкость для хранения и защиты от атмосферных и иных воздействий; в процессе растворения непосредственно как емкость для растворения. Устройство позволяет получать качественные растворы заданной концентрации без простоев на загрузку исходного сырья, а также без тяжелого ручного труда. После ряда проведенных лабораторных исследований, предлагаемая установка была опробована на Черкасском ПО "Азот" Пример 1. На Черкасском ПО "Азот" была смонтирована опытная установка, схема которой аналогична представленной на фиг. 1. В качестве сырья был использован кристаллический карбамид в гидроуплотненном состоянии с плотностью 1 грамм на см куб. Массой 1 тонна, помещенный в контейнер из полипропилена с полиэтиленовой оболочкой. В качестве растворителя использовалась вода при температуре 20°С. Целью эксперимента ставилось получение 50% раствора карбамида. 50% раствор карбамида начал выходить из установки через 5 мин после подачи растворителя. Весь карбамид, погруженный в контейнер, был растворен за 15 минут. В настоящее время готовится опытно-промышленная установка по растворению кристаллического карбамида мощностью 30 тыс.тонн в год. На Калушском ПО "Хлорвинил", где в качестве контейнеров планируется использование вагонов-цистерн емкостью 120 тонн. Пример 2. На Черкасском ПО "Азот" на установке, описанной в примере 1 были проведены испытания, в которых в качестве исходного сырья использовалась калимагнезия, загруженная в контейнер. Целью эксперимента ставилось получение 40% раствора калимагнезии. 40% раствор кали-магнезии начал выходить из установки через 5 минут. Вся калимагнезия, загруженная в контейнер, была растворена за 20 минут. Данные исследования позволяют судить о возможности применения предлагаемой установки для растворения и других видов минеральных солей и/или удобрений. Предлагаемая установка позволяет получать растворы отвечающие разным запросам потребителя, причем, как показали данные эксперимента, с минимальными затратами ручного труда, высокой эффективности и скоростью приготовления раствора со строго фиксированной концентрацией. Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства заключается на ряду с ускорением процесса получения готовых растворов с предварительно заданными концентрациями, о чем подробно было изложено выше, с существенным снижением потерь исходного материала за счет того, что минеральные соли и/или удобрения в процессе их производства загружаются в транспортные контейнеры и, начиная с этого момента до процесса полного растворения они находятся в одном и том же контейнере, который и используется в качестве емкости для растворения. С этим непосредственно связана и другая важная особенность предлагаемого устройства - оно исключает работу с пылесодержащими продуктами, а поэтому и само производство становится экологически чистым и безвредным для обслуживающего персонала.