[發明專利]氧陰極離子膜電解槽及其安裝密封方法

有效

• 申請號: 201210345942.4
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102839385A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 王峰;張杰;劉秀明;李志林;劉景軍;吉靜;覃事永;王建軍
• 申請（專利權）人: 北京化工大學;藍星（北京）化工機械有限公司
• 主分類號: C25B9/06
• 分類號: C25B9/06
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 梁慶豐

技術領域

本發明涉及一種氧陰極離子膜電解槽及在離子膜電解槽上裝載氧氣擴散電極的安裝方式及密封的方法，該方法將機械密封和粘接密封相結合，應用于在離子膜電解槽框上裝載氧氣擴散電極的電解槽改造和新型的氧陰極離子膜電解槽的制造，屬于電解技術領域。?

背景技術

作為化學工業中的一個基礎支柱行業，氯堿工業在國民經濟中占有十分重要的地位。但該工業靠電解生產產品，屬高耗能行業。例如我國氯堿工業的總耗電量占整個工業用電的5％左右，電能消耗極大，因此該行業在我國屬于國家強制節能減排的行業之一。離子膜電解槽是國內外電解制燒堿現有的主流裝備，該種電解槽目前廣泛采用零極距技術，高活性陰、陽極技術等節能措施。但離子膜電解槽的節電技術已接近其理論節電能力的極限。

因此，要進一步提高食鹽電解制備燒堿的節能效果，必須采用新技術代替離子膜電解槽電解制燒堿技術。氧陰極技術就是近年來發展起來的一種這樣的替代技術。該技術以氧氣擴散電極（氧陰極）取代傳統離子膜電解槽的活性陰極，其基本原理是在陰極上以氧氣還原反應代替氫析出的還原反應。由于陰極反應不同，陰極上的理論分解電壓也就不同。氧陰極上的理論分解電壓比現行的普通的鎳網+活性涂層陰極的電極電位3.2V降低了1.2V左右，從而在理論上可以達到節能近40％的效果。德國、日本和我國都已有氧陰極技術的研究，但是由于一些關鍵技術尚待獲得突破，使該項技術尚未有商業規模的生產。

大尺寸氧陰極電極在電解槽框中的安裝及密封技術就是這種尚待突破的關鍵技術之一。其主要困難在于：為提高電極有效工作面積而增大電極尺寸時會導致電極固定、密封方面的困難，對于柔性的氧陰極電極，這一困難更為突出。當一個電解單槽因密封失效而漏液時，多個電解槽組合的裝置不得不停車，經常的停車開車既影響電解過程的穩定，又降低電解效率，且會導致電極性能的劣化，從而提高工藝成本、降低電解質量并降低電極壽命。對于柔性的氧陰極電極，采用機械密封必須用較大的壓緊力保證密封效果，這一壓緊力會損傷電極，甚至導致密封壓緊處附近的電極機械破裂而漏液，從而達不到密封的效果。用粘接劑密封時，現有的密封材料不能在電解溫度高達80-90°C下長時間耐強堿作用，導致密封短時間失效而漏液。已有采用有機硅橡膠作粘合劑的密封方法，但由于有機硅需要在潮濕條件下長時間高溫固化，生產周期長，影響電解槽大規模生產的效率。因而改進現有的大尺寸氧陰極電極在電解槽框中的安裝及密封技術是氧陰極技術用于食鹽電解的關鍵之一。?

發明內容

本發明旨在解決尺寸不超過1.2m×2.4m的大尺寸氧陰極電極在離子膜電解槽框中的安裝及密封的關鍵技術問題，提出了一種安裝方便、密封可靠的氧陰極離子膜電解槽以及氧氣擴散電極在離子膜電解槽中的裝載方法。

本發明一方面提供一種氧陰極離子膜電解槽，其特征在于包括從上到下依次設置有機械固定裝置、氧氣擴散電極、彈性體墊圈、槽框，任選地，在機械固定裝置和氧氣擴散電極中設置有壓板；氧氣擴散電極、彈性體墊圈、槽框的相鄰面上都涂覆有底涂層，底涂層上涂覆有粘合劑層，所述的粘合劑層與兩側的底涂層形成粘結層；所述的機械固定裝置固定在槽框上并能夠對氧氣擴散電極和彈性體墊圈有壓緊的應力以形成與槽框緊密的密封，在氧氣擴散電極、彈性體墊圈以及粘結層裸露于電解液中的部位涂覆有保護涂層。

在本發明的一個優選實施方式中，其中的彈性體墊圈采用橡膠。

在本發明的一個優選實施方式中，其中的機械固定裝置為金屬彈性機械固定裝置。

在本發明的一個優選實施方式中，金屬彈性固定裝置所用的金屬材料為鎳、鈦、鎢、鉬、鈮、鋯、銥、鉻中的至少一種或其合金。

在本發明的一個優選實施方式中，其中的機械固定裝置為螺紋緊固固定裝置。

在本發明的一個優選實施方式中，其中螺紋緊固的螺紋連接件用金屬材料、陶瓷、高分子材料或其組合制備。

在本發明的一個優選實施方式中，螺紋緊固裝置的螺紋連接件用鎳、鈦、鎢、鉬、鈮、鋯、銥、鉻或其合金、或陶瓷、或高分子材料制備。

在本發明的一個優選實施方式中，其中的粘合劑為有機硅橡膠。

在本發明的一個優選實施方式中，其中的底涂層為有機硅-環氧涂層。

在本發明的一個優選實施方式中，其中的保護涂層為氟碳面漆。

在本發明的一個優選實施方式中，其中的氣體擴散電極是一整張面積不大于1.2m?×2.4m的單個電極或是由數塊電極拼接而成。

本發明另一方面還涉及上述氧陰極離子膜電解槽的安裝密封方法，包括如下步驟：