[實(shí)用新型]一種擴(kuò)散電極制堿裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020698711.8
• 申請(qǐng)日: 2010-12-28
• 公開（公告）號(hào): CN201942756U
• 公開（公告）日: 2011-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張良虎;王建軍;李海要;王浩;趙印杰;郭立德;覃事永
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 藍(lán)星（北京）化工機(jī)械有限公司
• 主分類號(hào): C25B1/46
• 分類號(hào): C25B1/46;C25B9/06
• 代理公司: 北京五月天專利商標(biāo)代理有限公司 11294
• 代理人: 王振華;朱成蓉

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種制堿裝置，尤其是涉及一種使用氧陰極擴(kuò)散電極的制堿裝置。

背景技術(shù)

氯堿工業(yè)通過(guò)電解食鹽水生產(chǎn)燒堿和氯氣，同時(shí)副產(chǎn)氫氣，是在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位的基礎(chǔ)化工原料工業(yè)。目前國(guó)內(nèi)制堿有隔膜法和離子膜法，生產(chǎn)成本中電耗成本約占60％，從某種意義上講，降低電耗是提高氯堿行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的決定性因素。

具體來(lái)說(shuō)，氯堿廠生產(chǎn)1噸燒堿，副產(chǎn)0.886噸氯氣及1200多立方米的氫氣，約需耗2500電度，是化學(xué)工業(yè)中的“電老虎”，每年要吃掉化工用電的20％。多年來(lái)，人們?cè)ㄟ^(guò)改進(jìn)隔膜，改進(jìn)電槽結(jié)構(gòu)，將石墨陽(yáng)極改造為金屬陽(yáng)極。采用四效蒸發(fā)工藝，以及提高生產(chǎn)管理水平等途徑使總能耗下降了30％。但是，從根本上講，氯堿工業(yè)巨大的耗電量是由其化學(xué)反應(yīng)本身所決定的。這就告訴我們要實(shí)現(xiàn)氯堿工業(yè)的大幅度節(jié)能，必須改變其電化學(xué)反應(yīng)，從而降低它的理論分解電壓，達(dá)到節(jié)電目的。眾所周知，目前氯堿生產(chǎn)的主要電化學(xué)反應(yīng)是：

2NaCl+2H₂O＝2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

在陽(yáng)極：2Cl^--2e＝Cl₂??????????Φ°Cl₂/Cl^-＝1.359伏

在陰極：2H₂O+2e＝H₂↑+2OH^-????Φ°H₂O/OH^-＝-0.828伏

所以，其理論分解電壓：E°＝Φ°陽(yáng)-Φ°陰

E°＝1.359伏-(-0.828伏)＝2.187伏

如果將電極過(guò)程的總反應(yīng)改變?yōu)椋?/p>

2NaCl+H₂O+1/2O₂＝2NaOH+Cl₂↑

在陽(yáng)極：2Cl^--2e＝Cl₂↑????????Φ°Cl₂/Cl^-＝1.359伏

在陰極：2H₂O+1/2O₂+2e＝2OH^-????Φ°H₂O/OH^-＝0.391伏

所以，其理論分解電壓：V＝Φ°陽(yáng)-Φ°陰

V＝1.359伏-0.391伏＝0.968伏

從上述二種電極過(guò)程看出，它們的陽(yáng)極過(guò)程沒有變，陰極由原來(lái)的水在電能作用下分解為氫氣和氫氧根，改變?yōu)樗c空氣中的氧作用生成氫氧根，使其不再產(chǎn)生氫氣。顯而易見，改造后的電極過(guò)程，僅由理論分解電壓一項(xiàng)就降低了1.22伏。由標(biāo)準(zhǔn)電位估算，可節(jié)電56％。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有出現(xiàn)很好的將上述理論直接運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)的擴(kuò)散電極制堿裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種擴(kuò)散電極制堿裝置，其解決的技術(shù)問(wèn)題是國(guó)內(nèi)制堿有隔膜法和離子膜法耗費(fèi)電源過(guò)大，不符合當(dāng)前低碳環(huán)保的要求。

為了解決上述存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用了以下方案：

一種擴(kuò)散電極制堿裝置，主要包括離子膜電解槽的陽(yáng)極和離子膜電解槽的陰極，在所述離子膜電解槽的陰極一側(cè)設(shè)有一個(gè)或多個(gè)氣室和一個(gè)或多個(gè)液室，向所述氣室輸送氧氣，所述氣室和所述液室之間設(shè)有氧陰極擴(kuò)散電極，所述氧氣通過(guò)所述氧陰極擴(kuò)散電極作用下與H₂O一起轉(zhuǎn)變?yōu)镺H^-進(jìn)入陰極液室，從而在所述陰極液室生成NaOH，同時(shí)在所述離子膜電解槽的陰極沒有H₂析出。

進(jìn)一步，所述氣室主要由所述氧陰極擴(kuò)散電極、板條以及筋板組成，所述板條和所述筋板固定連接在陰極盤上。

進(jìn)一步，所述陰極擴(kuò)散電極與離子膜之間通過(guò)陰極墊片構(gòu)成所述液室。

進(jìn)一步，氧氣進(jìn)入接管作為氧氣入口管安裝在電解槽的上部，所述氧氣進(jìn)入接管上分布有許多小孔，氧氣通過(guò)所述氧氣進(jìn)入接管的小孔均勻分配到一個(gè)或多個(gè)氣室。

進(jìn)一步，氧氣流出接管安裝在電解槽的下部，剩余氧氣通過(guò)所述氧氣流出接管流出一個(gè)或多個(gè)氣室。

進(jìn)一步，所述氧陰極擴(kuò)散電極與所述氣室之間設(shè)置起支撐和導(dǎo)電作用的緩沖網(wǎng)和底網(wǎng)。

進(jìn)一步，所述緩沖網(wǎng)由鎳絲編制后滾制而成，并點(diǎn)焊到所述底網(wǎng)上。

進(jìn)一步，所述底網(wǎng)由鎳板拉制而成，四周折邊后點(diǎn)焊到所述氣室框架上。