[發明專利]一種二氧化碳和水電解生產草酸鈉的裝置及制備方法

在審

• 申請號: 201810821031.1
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN108950591A
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 劉征;康鵬;邢明皓;周偉;錢俊;賈金潔;肖立娟;王嬌
• 申請（專利權）人: 東華工程科技股份有限公司;碳能科技（北京）有限公司
• 主分類號: C25B3/00
• 分類號: C25B3/00;C25B9/08;B01D9/02
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 于俊

1.一種二氧化碳和水電解生產草酸鈉的裝置，其特征在于：所述裝置包括陽極循環圈、陰極循環圈與結晶蒸發系統；其中陽極循環圈、陰極循環圈構成完整的電解系統；

所述陽極循環圈包括串聯設置的氫氧化鈉進料管（11）、陽極循環罐（12）、陽極循環泵（13）與陽極電解槽（14）；所述陽極循環罐（12）的上端設有第一進液口，所述陽極循環罐（12）的頂部設有出氣口，所述陽極循環罐（12）的下端分別設有第二進液口與出液口；

所述氫氧化鈉進料管（11）的一端為進液口（15），所述氫氧化鈉進料管（11）的另一端與陽極電解槽（14）的出口端并聯連通至陽極循環罐（12）的第一進液口；所述陽極循環罐（12）的第二進液口通過管道連通著去離子水接口（16）；所述陽極循環罐（12）的出液口管道連通著陽極循環泵（13）的進口，所述陽極循環泵（13）的出口管道連通著所述陽極電解槽（14）的進口；

所述陰極循環圈包括串聯設置的二氧化碳進氣管（21）、氣液混合器（22）、陰極電解槽（23）、陰極循環罐（24）和陰極循環泵（25）；所述陰極循環罐（24）的下端設置有第一出液口，所述陰極循環罐（24）的上端分別設置有進液口和第二出液口；

所述二氧化碳進氣管（21）的一端為進氣口（26），另一端管道連通著氣液混合器（22）的進氣閥門，所述氣液混合器（22）的出液閥門管道連通陰極電解槽（23）的進口，所述陰極電解槽（23）的出口管道連通著陰極循環罐（24）的進液口，所述陰極循環罐（24）的第一出液口管道連通著陰極循環泵（25）的進口，所述陰極循環泵（25）的出口管道連通著氣液混合器（22）的內筒，所述陰極循環罐（24）的第二出液口管道連通至陰極循環圈外；

所述陽極電解槽（14）與陰極電解槽（23）之間設置有隔膜，所述陽極電解槽（14）、陰極電解槽（23）與隔膜組成電解槽；所述隔膜為陽離子交換膜，所述陽離子交換膜使陽離子與水分子實現自由通過；

所述蒸發結晶系統包括串聯設置的酸化槽（30）、脫氣罐（31）、輸送泵Ⅰ（32）、預熱器（33）、一效蒸發器（34）、輸送泵Ⅱ（35）、二效蒸發器（36）、離心機（37）和干燥機（38）；所述二效蒸發器（36）、一效蒸發器（34）均為強制循環型蒸發器；所述離心機（37）為常速離心機；所述干燥機（38）為轉鼓干燥機；

所述酸化槽（30）的進料口管道連通著陰極循環罐（24）的第二出液口，所述酸化槽（30）的進酸口管道接通著草酸入口（301），所述酸化槽（30）的出口管道連通著脫氣罐（31）的進口，所述脫氣罐（31）的出口管道連通著輸送泵Ⅰ（32）的進口；

所述預熱器（33）出液口管道連通著一效蒸發器（34）的進液口，所述一效蒸發器（34）的出液口管道連通著輸送泵Ⅱ（35）的進口，所述輸送泵Ⅱ（35）的出口管道連通著二效蒸發器（36）的進液口，所述二效蒸發器（36）的出液口管道連通著離心機（37）的進口，所述離心機（37）的固相出口管道連通著干燥機（38）進口；

所述離心機（37）與預熱器（33）之間還設有母液循環泵（39），所述母液循環泵（39）的進口管道連通著離心機（37）的液相出口，所述所述母液循環泵（39）的出口端與輸送泵Ⅰ（32）出口端并聯管道連通至所述預熱器（33）的進液口；

工作時，電解系統以二氧化碳氣體為原料，催化電解鈉鹽溶液，產生草酸鈉溶液，當草酸鈉溶液濃度達到5%～10%時，將草酸鈉溶液通入結晶蒸發系統進行蒸發結晶；草酸鈉溶液通入結晶蒸發系統時，依次經過酸化槽（30）的酸化、脫氣罐（31）去除二氧化碳氣體、一效蒸發器（34）與二效蒸發器（36）對草酸鈉溶液進行結晶蒸發；接著離心干燥；得到草酸鈉晶體顆粒，所述草酸鈉晶體顆粒中含草酸鈉的質量分數為99.5%。

2.根據權利要求1所述的一種二氧化碳和水電解生產草酸鈉的裝置，其特征在于：所述電解槽的電源為恒壓直流電源，電壓為1~30V、電流為0.1~5A。

3.根據權利要求1所述的一種二氧化碳和水電解生產草酸鈉的裝置，其特征在于：所述一效蒸發器（34）的蒸汽出口管道連通著所述二效蒸發器（36）的蒸汽進口；所述預熱器（33）的預熱管接通著一效蒸發器（34）的冷凝液出口。