[發明專利]一種提高料液返混的壓凹型離子膜電解槽

在審

• 申請號: 201710817371.2
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107687001A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 張麗;李佑平;劉云義;劉秀明;劉國楨
• 申請（專利權）人: 沈陽化工大學
• 主分類號: C25B9/08
• 分類號: C25B9/08;C25B1/16
• 代理公司: 沈陽技聯專利代理有限公司21205
• 代理人: 張志剛

技術領域

本發明涉及一種電解槽，特別是涉及一種提高料液返混的壓凹型離子膜電解槽。

背景技術

與傳統的制堿方法相比，離子交換膜制堿法以其能耗低、低毒低污染以及易于操作的優點成為目前制堿技術的主流發展方向，而離子膜是該方法中的關鍵部件，通過不斷改進工藝參數、槽型結構以達到延長離子膜使用壽命的問題是目前研究熱點。隨著離子膜電解技術不斷發展，為了獲得更高的能效和經濟效益，電流密度的提高成為必然趨勢。而過高的電流密度會引起槽內反應過快，局部溫度升高，料液濃度分布不均勻，最終導致離子膜使用壽命縮短。為了降低以致消除濃度梯度，料液返混以使濃度均勻化的研究勢在必行。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高料液返混的壓凹型離子膜電解槽，本發明帶有隔板的壓凹型離子膜電解槽，該槽型可以使離子膜電解槽在穩態運行過程中槽室內料液濃度始終保持均勻分布，改善現有離子膜電解槽陽極室內濃度分布不均勻的情況。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種提高料液返混的壓凹型離子膜電解槽，所述電解槽包括料液進口管、壓凹型陽極室、隔板、陽極室出口、氣液分離室、氣液出口；在壓凹型陽極室內安裝隔板，隔板上下端距膜面、槽面距離不同；料液進口管，噴射口在膜面側均勻開三個孔；壓凹型陽極室槽板從上到下設有四組壓凹，每組橫向三個凹槽；陽極室中的隔板近膜面側為料液電解側，近槽板側為料液返混側；隔板上下端開口呈傾斜狀；陽極室出口處，陽極室與氣液分離室之間均勻開九個孔，其中兩端孔的外側是槽體的兩側；氣液分離室在陽極室出口等寬處設有擋板；氣液出口設在氣液分離室側面的下端，與分離室等寬，且為矩形出口。

本發明的優點與效果是：

本發明隔板的安裝使電解槽在中部出現了射流現象，并由此形成了一個新的旋渦。淹沒射流與周圍介質發生的動量和質量交換，能夠增強電解槽內流體介質之間的混合，從而促進電解槽內溫度和濃度的均勻分布，濃度溫度場的均勻化使得離子膜使用壽命得以延長，設備維護成本降低。

附圖說明

圖1為本發明實施例的結構示意圖；

圖2為本發明實施例局部結構示意圖。

圖中標記：1 料液進口管、2 噴射口、3 槽板凹槽、4 隔板下端、5 隔板上端、6 陽極室氣液出口、7 氣液分離室擋板、8 氣液分離室、9 氣液出口。

具體實施方式

下面結合附圖所示實施例對本發明進行詳細說明。

本發明料液由進口管流入，經由噴射口噴射入陽極室。對于安裝隔板的電解槽，在隔板的上下噴口處，液體速度較大，這是由于隔板的存在使流道變窄，流體速度增大，流體在頂部和下部均形成了兩個旋渦。

上部旋渦是由于出口孔截面遠遠小于電解槽橫截面，大量向上運動的氣液混合物（特別是液相）遇到突縮孔，在重力的作用下沿背板向下回流而產生。下部旋渦是由于沿背板處下降的流體在入口管處流道變窄而產生了向上回流，這部分流體在入口管噴口處產生的射流的帶動下一起向上流動，因而形成旋渦。

料液流經隔板下噴口處，射流速度更大，流體在該處額外產生了一個較大的旋渦，這是由于該處液體靜壓能較大，噴口較小，因而射流中心可以獲得較大的速度，形成了負壓區，卷吸周圍的介質向噴口處流動，為保持截面上流體質量的守恒，一部分流體回流補充，因而形成了旋渦。距噴口越遠，中心速度越小，但射流的寬度變化不大。隔板下開口處的射流對另一側料液流體速度有較大影響，相比于未安裝隔板時的速度明顯增大。

安裝隔板時，由于膜側產生大量的氣體，該側流體介質密度較小，射流卷吸速度較快，壓力較小，因而射流向左偏轉，直至射流完全貼附在壁面上形成穩定流動，而背板側流體介質密度較大，射流偏離該側壁面。由此可見，隔板的安裝使電解槽在中部（隔板下部）出現了射流現象，并由此形成了一個新的旋渦。淹沒射流與周圍介質發生的動量和質量交換，能夠增強電解槽內流體介質之間的混合，從而促進電解槽內溫度和濃度的均勻分布。