[發(fā)明專利]一種高電密低電耗電解單元槽裝置及其氣液分離方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710549974.9
• 申請(qǐng)日: 2017-07-07
• 公開（公告）號(hào): CN107287610A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳益峰;周航峰;文淑軍;曾靜;金瑩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江嘉化能源化工股份有限公司
• 主分類號(hào): C25B1/34
• 分類號(hào): C25B1/34;C25B9/00;C25B11/03
• 代理公司: 杭州千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司33246
• 代理人: 周希良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電解槽裝置及其氣液分離方法，屬于氯堿工業(yè)，具體涉及一種高電密低電耗電解單元槽及其氣液分離方法。

背景技術(shù)

電解單元槽主要作用是通過消耗精制鹽水進(jìn)行下列主要的電化學(xué)反應(yīng)。

氯化鈉按下列反應(yīng)在陽極室的鹽水溶液中被分解：NaCl→Na⁺+Cl^-

主要的陽極反應(yīng)有氯離子的氧化反應(yīng)生成氣態(tài)Cl₂：2Cl→Cl₂+2e^-

陽極室中的鈉離子和水一起穿過離子交換膜移動(dòng)到陰極室，水在陰極室中被電解，反應(yīng)式如下：2H₂O+2e^-→H₂+2OH^-

主要的陰極反應(yīng)是氫離子的還原產(chǎn)生氣態(tài)H₂和氫氧離子，鈉離子與氫氧根離子結(jié)合生成氫氧化鈉：Na⁺+OH^-→NaOH

整個(gè)電化學(xué)反應(yīng)可被概括成如下反應(yīng)：2NaCl+2H₂O→2NaOH+Cl₂+H₂

把純水加入到循環(huán)氫氧化鈉管線中以便調(diào)節(jié)陰極室中燒堿的濃度。淡鹽水和氯氣一起排到陽極室外部。陰極室產(chǎn)生的氫氧化鈉和氫氣一起排放到陰極室外部。用純水將循環(huán)的氫氧化鈉溶液稀釋，加入到陰極室中。作為高能耗產(chǎn)業(yè)，節(jié)約能源，提高效率，采用新技術(shù)新方法降低能耗是首要考慮的，傳統(tǒng)的電解槽主要由離子交換膜以及分別設(shè)置于離子交換膜兩側(cè)的陽極室和陰極室組成，陽極網(wǎng)和陰極網(wǎng)之間距離約2～3mm，會(huì)產(chǎn)生電壓降，而電解過程中，電解液消耗需要補(bǔ)充新的電解液，新補(bǔ)充的電解液和原電解液存在著濃度差，補(bǔ)充的電解液容易直接從溢流口流出，不能與原電解液充分混合，氣液分離效果不好，會(huì)造成電解不完全，影響電解效果，也容易造成電解槽內(nèi)局部溫度過高，對(duì)電解槽和膜造成損壞。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種高電密低電耗電解單元槽裝置。

本發(fā)明高電密低電耗電解單元槽裝置，包括離子交換膜、陰極、陰極折流板、陽極折流板、陽極、離子交換膜、復(fù)極極框，水和循環(huán)氫氧化鈉入口連接于陰極室下端，精制鹽水入口連接于陽極室下端，氫氣和氫氧化鈉出口連接于復(fù)極極框上端陰極側(cè)中空框架陽極頂部室，氯氣和淡鹽水出口連接在復(fù)極極框上端陽極側(cè)中空框架陰極頂部室；所述的離子交換膜、陰極、陰極折流板、陽極折流板、陽極、離子交換膜)固定于復(fù)極極框上；所述的離子交換膜)、陰極折流板固定于復(fù)極極框上，構(gòu)成陰極室，所述的陽極折流板、離子交換膜固定于復(fù)極極框上，構(gòu)成陽極室；所述單元槽內(nèi)，陰極側(cè)有陰極氣液分離區(qū)，陰極側(cè)氣液分離區(qū)連接于陰極室上端、復(fù)極極框上端中空框架內(nèi)；所述單元槽內(nèi)，陽極側(cè)有陽極氣液分離區(qū)，陽極側(cè)氣液分離區(qū)連接于陽極室上端，復(fù)極極框上端中空框架內(nèi)。單元槽內(nèi)復(fù)極極框框架上增加陰極側(cè)氣液分離區(qū)和陽極側(cè)氣液分離區(qū)。

優(yōu)選的，陰極側(cè)氣液分離區(qū)包括細(xì)長(zhǎng)形分離狹縫、下導(dǎo)管、氣液分離室、陰極頂部室。

優(yōu)選的，陽極側(cè)氣液分離區(qū)包括細(xì)長(zhǎng)形分離狹縫、下導(dǎo)管、氣液分離室、陰極頂部室。

優(yōu)選的，陰極區(qū)有陰極網(wǎng)和陰極折流板。

優(yōu)選的，陽極區(qū)有陽極網(wǎng)和陽極折流板。

優(yōu)選的，陰極網(wǎng)采用圈形彈簧和細(xì)編織網(wǎng)，陰極折流板形狀采用連續(xù)V形。。

優(yōu)選的，陽極網(wǎng)采用精細(xì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，陽極折流板形狀采用連續(xù)V形。

優(yōu)選的，離子交換膜采用Flemion 8934型號(hào)。

優(yōu)選的，陰極網(wǎng)材料選用鎳材。

優(yōu)選的，陽極網(wǎng)材料采用鈦材

優(yōu)選的，細(xì)編織網(wǎng)為一片式編織網(wǎng)。

優(yōu)選的，復(fù)極極框采用凹槽和脅狀突起交錯(cuò)排列。

優(yōu)選的，氫氣和氫氧化鈉出口、氯氣和淡鹽水出口管采用特氟隆涂料。

本發(fā)明還公開了一種高電密低電耗電解單元槽氣液分離方法，其按如下步驟：

a、氯氣和淡鹽水分離：陽極側(cè)電解產(chǎn)生的氯氣和未參加電解的氯化鈉形成了氯氣和淡鹽水氣液混合，氯氣和淡鹽水經(jīng)過陽極折流板，進(jìn)入陽極側(cè)氣液分離區(qū)進(jìn)行氣液分離。

b、氫氣和氫氧化鈉分離：由相鄰陽極側(cè)的鈉離子和水一起穿過離子交換膜移動(dòng)到陰極室，在陰極室電解產(chǎn)生的氫氣和氫氧化鈉經(jīng)過陰極折流板，進(jìn)入陰極側(cè)氣液分離區(qū)進(jìn)行氣液分離。