[發(fā)明專利]一種電解槽和電解含水氫鹵酸制備鹵素氣體的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410841508.4
• 申請(qǐng)日: 2014-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104498989A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁睿淵;傅立德;付振波;余正祥;邊祥成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 甘肅銀光聚銀化工有限公司;上海力脈環(huán)保設(shè)備有限公司
• 主分類號(hào): C25B9/08
• 分類號(hào): C25B9/08;C25B11/12;C25B1/24;C25B1/26
• 代理公司: 中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心11011
• 代理人: 曾敬

1.電解槽，由至少一個(gè)單元槽在電氣上成串聯(lián)布置且相互連接而成，所述單元槽還包括：一用以氧化陽(yáng)極液生成氯氣的陽(yáng)極電極；一用以陰極液所含高價(jià)金屬離子被還原為低價(jià)金屬離子的陰極電極；一處于所述陽(yáng)極電極和所述陰極電極之間、用以H₂O、H⁺自由通過(guò)、Fe²⁺、Fe³⁺、Cl^-、Cl₂不能通過(guò)的離子膜；以及被所述離子膜分隔而成的一陽(yáng)極液室和一陰極液室。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電解槽，其特征是：其中所述離子膜是磺基膜，所述陽(yáng)極電極是3D碳纖維電極，所述3D碳纖維電極有效電活化面積大于其投影面積、具有靜止厚度5～30％的可壓縮性。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述電解槽，其特征是：其中所述陽(yáng)極電極朝向所述離子膜的一面附著電催化劑層，所述電催化劑層噴涂二氧化釕(RuO₂)，所述陽(yáng)極電極通過(guò)噴涂所述電催化劑層形成3D碳纖維噴涂二氧化釕電極。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述電解槽，其特征是：其中所述單元槽還包括板框，所述板框?yàn)閮?nèi)面凹槽的長(zhǎng)方體，所述板框兩兩對(duì)稱、內(nèi)面閉合，板框內(nèi)面凹槽容納并壓實(shí)其中的所述陽(yáng)極電極、離子膜、陰極電極，形成密閉的、電隔離長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，所述陰極電極同所述板框圍成陰極液室,所述陽(yáng)極電極同所述板框圍成陽(yáng)極液室。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述電解槽，其特征是：其中所述板框上開(kāi)凹槽，凹槽深度同所述陰極電極、陽(yáng)極電極厚度相匹配，所述陰極電極、陽(yáng)極電極分別嵌入所述板框的凹槽中，所述陰極電極、陽(yáng)極電極的壓縮比達(dá)到5～30％。

6.一種利用權(quán)利要求1～5任意所述電解槽電解含水氫鹵酸制備鹵素氣體的方法，包括如下步驟：

(a)將含水氫鹵酸加入所述陽(yáng)極液室；

(b)將陰極電解液加入所述陰極液室，陰極電解液中添加多價(jià)或雙價(jià)金屬氧化物參與氧化還原，陰極電解液中的高價(jià)金屬離子在所述陰極液室中被還原為低價(jià)金屬離子，包含被還原到低價(jià)態(tài)的金屬離子的含水陰極電解液從所述陰極液室流出；

(c)在電流的作用下，在所述陽(yáng)極液室陽(yáng)極電極處生成鹵素氣體，鹵素氣體和剩余含水氫鹵酸從所述陽(yáng)極液室流出；

(d)收集(c)步驟流出鹵素氣體用于工業(yè)生產(chǎn)，用工業(yè)副產(chǎn)物鹵化氫調(diào)整(c)步驟流出含水氫鹵酸至濃度合適后返回(a)步驟。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述方法，其特征是：所述可被還原的金屬離子選自Fe³⁺、Fe²⁺或它們的組合。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述方法，其特征是：其中所述鹵素是氯，所述氫鹵酸是鹽酸，所述鹵化氫是氯化氫。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述方法，其特征是：在電流密度1～30KA/m²作用下，21～31％鹽酸作為陽(yáng)極液在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，而陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陰極液中含有的高價(jià)態(tài)金屬離子被還原為低價(jià)態(tài)金屬離子，溶液輸送到氧化裝置中被氧化為高價(jià)金屬離子溶液后再返回電解槽循環(huán)利用。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述方法，其步驟如下：

(a)將交流電變?yōu)?～6V的直流電，確保能給電解槽提供30KA以內(nèi)的直流電流；

(b)通入稀鹽酸加入所述陽(yáng)極液室；

(c)將陰極電解液加入所述陰極液室，陰極電解液中添加多價(jià)或雙價(jià)金屬氧化物參與氧化還原，陰極電解液中的高價(jià)金屬離子在所述陰極液室中被還原為低價(jià)金屬離子，包含被還原到低價(jià)態(tài)的金屬離子的含水陰極電解液從所述陰極液室流出,經(jīng)氧化裝置處理后返回(c)步驟；

(d)在電流的作用下，在所述陽(yáng)極液室產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)生成Cl₂，Cl₂和剩余稀鹽酸從所述陽(yáng)極液室流出；

(e)收集(d)步驟Cl₂用于工業(yè)生產(chǎn)，用工業(yè)副產(chǎn)物氯化氫調(diào)整(d)步驟流出稀鹽酸至濃度合適后返回(b)步驟。