CN101018892A - 用于制备碱金属的电解装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种从液态碱金属－重金属合金(6)制备碱金属的电解装置，包括至少两个管(1)，管基本水平地上下排列，通过连接部件(3)连接，形成电解单元(2)；安放在每个管(1)中的两个固体电解质管(12)，用于传导碱金属离子，其在一端封闭、另一端有开口(11)，在管(1)中将固体电解质管(12)安放成同心式，并将其开口(11)面向管(1)的一端，在管(1)的内部和固体电解质管(12)的外部之间存在第一环隙(13)，该环隙用作传导构成阳极的液体碱金属－重金属合金(6)；在每个管(1)中用于液体碱金属－重金属合金(6)的合金入口(8)和合金出口(9)，在彼此水平相隔的位置分别通入管(1)的第一环隙(13)中；在每个固体电解质管(12)中容纳可用作阴极的液体碱金属的内部空间(14)，该空间与合金入口(8)，第一环隙(13)和合金出口(9)之间密封，并与碱金属出口(15)连接；和位于每个管(1)的两端的两个密闭装置(4)。

Description

用于制备碱金属的电解装置

本发明涉及一种从液体碱金属-重金属合金中制备碱金属的电解装置。

对于本发明的目的，碱金属具体是钠，钾或锂。

钠是一种重要的碱性无机产物，其通常用于制备例如钠化合物，如过氧化钠，氢化钠，硼化钠和氨基钠；用于通过金属热还原方法得到钛和用于有机化学工业中的还原用途；以及用于净化烃类和废油；用于缩合反应；用于醇盐的制备；用作聚合催化剂和用在制备性有机化学中。目前通常在DOWNS方法中由NaCl，CaCl₂和BaCl₂三元混合物的熔融电解来制备钠。

锂可用在核工业中制备氚；用作合金添加成分添加到铝，铅或镁中；用在有机合成中；用于配位金属氢化物的合成；用于制备有机金属化合物；用于缩合反应，脱氢卤化；用于制备三元胺或四元胺盐；作为催化剂用在石油工业中和用于脱硫；用于异戊二烯的聚合形成顺式聚合物；用在制陶业中来调整膨胀系数、降低熔点等；用于生产润滑剂；在铁，镍，铜和它们的合金的冶炼中用作抗氧化剂和净化剂。现有技术中，锂也是用DOWNS方法通过无水碱金属氯化物熔盐的电解来实现工业规模的制备，该熔盐的熔点通过添加碱金属氯化物加以降低。

在所述两种金属钠和锂的情况下，已知的电解池的运行寿命为有限的2-3年。电解池的电源供应的中断或关闭通常会导致电解池的毁坏。通过DOWNS方法得到的钠，由于熔盐中的添加剂，具有这样的缺点，即主要地被钙污染。尽管后续的净化步骤可以减少残留的钙含量，但是不能彻底地清除钙。在通过DOWNS方法得到锂的情况下，显著的缺陷是在锂的化学反应中得到的氯化锂水溶液在用于电解前必须进行加工，以生成无水的氯化锂。

钾也是一种重要的碱性无机产品，例如其用作制备钾的醇盐，氨基钾和钾合金。目前工业上主要通过在反应蒸馏中用钠还原氯化钾来制钾。缺点是该方法在高温下进行。另外，生成的钾含有大约1％的钠杂质，并且因此必须通过进一步精馏来净化。更大的缺点是使用的钠很昂贵。这是因为工业上得到的钠是通过DOWNS方法电解熔融氯化钠得到的，这需要很高的能量输入。

碱金属汞齐是汞齐方法的氯碱电解中作为中间产物大量得到的，通常与水反应形成碱金属氢氧化物溶液，然后在闭合管路中循环回氯碱电解中。

GB1155927描述了一种方法，其中使用汞齐为阳极，钠为阴极的固态钠离子导体通过电化学方法来获得钠金属。然而，重复GB1155927的方法没有达到文中所述的关于钠的转花率，产品纯度和电流密度的结果。并且，在几天的过程中，当维持所要求的温度范围时，所述系统变得不稳定。

EP1114883A1描述了一种从碱金属汞齐中制备碱金属的方法，该方法与GB1155927中描述的方法相比有所改进。在该方法中，通过电解法进行制备，并使用了包含碱金属汞齐的阳极、电导碱金属离子的固体电解质和作为阴极的液体碱金属，并将用作阳极的碱金属汞齐保持运动状态。电解在电解池中进行，该电解池包括一个管状的固体电解质，其一端封闭并安装在同心的不锈钢管中以形成环隙。在这种电解池中实施的该方法具有优于前述现有技术、尤其是优于通过DOWNS方法制备碱金属的下述优点：

-电解池使得该方法包括初始阶段具有40％的低能量消耗，这源于降低了的逆反应(backreaction)和电解池的低电压导致的高电流效率。

-电解池不具有由方法导致的寿命限制问题。

-可以不满负荷运行和中断生产。

-使用和生产易于计量的液体材料。

-将盐用作所述方法的初始阶段中的水溶液。

-装置的操作完全自动化。

-生产出高纯度的碱金属。

-不需要额外的净化步骤。

本发明的目的之一是基于EP1114883A1所述的方法和其中公开的装置，提供一种电解装置，并使其能以工业规模制备碱金属。

通过根据本发明的用于从液体碱金属-重金属合金中制备碱金属的电解装置可完成该目的，包括：

-至少两个管，管之间基本水平地上下排列，通过连接部件连接，形成电解单元；

-安放在每个管中的两个固体电解质管，用于传导碱金属离子，在一端封闭，另一端开口，固体电解质管在管中同心设置，开口面向管的一端，在管的内侧和固体电解质管的外侧之间形成第一环隙，该环隙用作传导构成阳极的液体碱金属-重金属合金；

-在每个管上用于液体碱金属-重金属合金的合金入口和合金出口，分别从上部或从下部，在彼此水平相隔的位置分别通入管的第一环隙中；

-在每个固体电解质管中容纳用作阴极的液体碱金属的内部空间，该空间与合金入口，第一环隙和合金出口之间是密封的，并且该空间与碱金属出口连接；和

-在每种情况下，设置在每个管两端的密闭装置。

本发明的电解装置具有的优点是，它具有模块结构。至少上下排列的两个管，连接到电解单元上，通过该电解单元，一个体积流的碱金属-重金属合金从第一个管流到最后一个管。管的数目可以随意增加。同样，并列的电解单元的数量也可随意增加。本发明的电解装置旨在连续运行。优选由位于电解装置外的泵来驱动液体碱金属-重金属合金的流动。基本水平的管和管中的固体电解质管一起构成其中发生电解的反应模块。根据本发明的电解装置的结构，可以确保对碱金属-重金属合金进行传送，将溶解在重金属中的碱金属输送到传导碱金属离子的固体电解质的表面，以确保工业生产的高电流密度。

并且，同惯例的工业化学装置一样，对本发明的电解装置进行合适的材料选择可以获得长的使用寿命。在本发明的装置上进行的电解能够在任何时间中断且而破坏装置。

将液体碱金属-重金属合金，尤其是含钠、钾或锂作为碱金属的碱金属汞齐加到本发明的装置中。作为液体碱金属-重金属合金的组分的可能的重金属为镓或铅，或镓，铅和汞的合金。

为保持钠汞齐为液态，该溶液中的钠浓度应当小于1wt.％，优选0.2-0.5wt.％。为保持钾汞齐为液态，该溶液中钾浓度应当小于1.5wt.％，优选为0.3-0.6wt.％。为保持锂汞齐为液态，该溶液中的锂浓度应小于0.19wt.％，优选0.02-0.06wt.％。

相互连接的基本水平的管所选用的材料优选为不锈钢或石墨。作为固体电解质管的材料，可以是用于钠生产的陶瓷材料，例如Nssicon^，它的组成可见EP-A0553400。传导钠离子的玻璃，以及沸石和长石也是合适的材料。在钾的制备中，同样可以使用多种材料。陶瓷和玻璃都是可用的。例如，下列材料是合适的：KbiO₃、氧化镓-二氧化钛-氧化钾体系、氧化铝-二氧化钛-氧化钾体系和Kasicon^玻璃。然而，优选的是钠-β″-氧化铝、钠-β-氧化铝、钠-β/β″-氧化铝或钾-β″-氧化铝、钾-β-氧化铝和钾-β/β″-氧化铝。钾-β″-氧化铝，钾-β-氧化铝和钾-β/β″-氧化铝可以通过阳离子交换分别从钠-β″-氧化铝、钠-β-氧化铝和钠-β/β″-氧化铝来制得。在锂的制备中，同样可以使用很多材料。例如，可以使用的材料包括：Li_4-xSi_1-xP_xO₄，Li-β″-Al₂O₃，Li-β-Al₂O₃，Nssicon^陶瓷的锂类似物，具有钙钛矿结构的锂离子导体和作为锂离子导体的硫化玻璃。

固体电解质管一端封闭，并优选壁薄但耐压且具有圆形横截面的设计。

上下排列且彼此连接的管，其长度为0.5-2m，优选0.9-1.1m。管的内径为35-130mm，优选65-75mm。管厚(壁厚)为1-30mm，当使用商业焊接管时，优选2.5-3.6mm，当使用铸管时，优选15-20mm。

固体电解质管的外径为30-100mm，优选55-65mm。固体电解质管的壁厚为0.9-2.5mm，优选为1.2-1.8mm。它们的长度为20-75cm，优选45-55cm。

第一环隙的缝宽为2.5-15mm，优选4.5-5.5mm。

碱金属-重金属合金通过合金入口进入环绕固体电解质管的第一环隙中。固体电解质管包含传导碱金属离子的固体电解质，并且在一端封闭，通过在固体电解质管的外部和内部之间施加电压，电解开始运行，以使在第一环隙中纵向流到外部的碱金属-重金属合金构成正极和在内部形成的碱金属构成负极。电压差产生电流，这使碱金属在碱金属-重金属合金和离子导体的界面上被氧化，接着通过离子导体传输碱金属离子，并在固体电解质管的内部的离子导体和碱金属的界面被还原回碱金属。在电解过程中，碱金属-重金属合金流的碱金属因此与电流成比例地持续消耗。用这种方法传送到固体电解质管内部的碱金属从那里经过碱金属出口持续排出。电解进行的温度范围为260-400℃。在碱金属汞齐电解的情况下，温度应当低于汞的沸点，当碱金属是钠时，优选310-325℃，当碱金属是钾时，优选265-280℃，当碱金属是锂时，优选300-320℃。

在添加到本发明的装置之前，碱金属-重金属合金优选预热到200-320℃，优选250-280℃。为实现该目的，该电解装置可设置热交换器，尤其是逆流热交换器，以便离开电解装置的最后一个管的消耗了碱金属的热碱金属-重金属合金可加热添加到第一管的合金。然而，也可能通过环绕加料线路的加热线圈来预热碱金属-重金属合金。

在基本水平的管的两个端面，每种情况下都有一密闭装置，该密闭装置在每种情况下都适合于容纳一端关闭且包含传导碱金属离子的固体电解质的固体电解质管。该固体电解质管的开口向外。密闭装置就其密封的构造而言，应使得在基本水平的管内填充有碱金属-重金属合金的空间以无泄漏的方式与环境和固体电解质管的内部进行密封。并且，密闭装置对固体电解质管的内部空间与环境之间也进行密封。密闭装置优选至少部分可拆卸地连接到管上，以便固体电解质管可被替换，而不会有修理的麻烦。

本发明的电解装置，每电解单元优选具有2-100个管子，尤其优选5-25个管子。它包含n个平行的电解单元，其中n优选1-100，尤其优选5-20。

在本发明的优选实施方案中，电解装置具有合金分配器，用于给至少一个电解单元提供碱金属-重金属合金，该合金分配器应当经由出口部件连接到电解单元上。合金分配器中的碱金属-重金属合金的数量水平优选维持不变。例如保持合金分配器中液体碱金属-重金属合金为半充满的状态。在液体分配器的底部，有n个出口部件，其通入电解单元，其构型为与下游连接的管系统。结果将流到合金分配器的碱金属-重金属合金流分成n个平行的独立流体。

在本发明的优选实施方案中，对管上的合金入口和合金出口进行设置，以使碱金属-重金属合金以蜿蜒流通过电解单元。在这种情况下，碱金属-重金属合金流过由基本水平的管构成的管体系的电解单元，通过位于一侧的其合金出口从一管流出，经由位于同侧的其合金入口进入下一个较低的管中，接着水平的流过该管并通过位于另一侧的合金出口沿向下的方向再次离开，流进下一个基本水平的管中。

在本发明的一个优选实施方案中，电解装置具有合金收集器，用于收集流过电解单元的碱金属-重金属合金，合金收集器应当能够连接到合金分配器上，以使碱金属-重金属合金至少部分再循环。将碱金属已经消耗的再循环的碱金属-重金属合金在合金分配器中与碱金属富集的碱金属-重金属相混合。

在本发明的另一个实施方案中，不断地供给合金分配器富集的碱金属-重金属合金，而在电解单元中将已经消耗的碱金属-重金属合金收集到合金收集器中不再循环。

根据本发明，在固体电解质管内部形成的碱金属可通过碱金属出口排出。该碱金属出口优选经由排出管线连接到碱金属收集器上，排出管线从上部通入该收集器中。碱金属收集器优选具有带有盖的收集通道。从碱金属收集器的上部将碱金属引入的优点在于碱金属不会通过排放管线从碱金属收集器倒流回进入电解单元，例如在出现破裂的固体电解质管道的情况下。流回到电解单元会导致整个电解单元的破坏，因为回流的碱金属将与碱金属-重金属合金接触，会出现放热的逆反应。

来自碱金属收集器的液体碱金属，通过经加热的管流入存储槽。在本发明的优选实施方案中，碱金属收集器位于比合金分配器更高的位置和/或碱金属收集器包含高于环境压力的惰性气体。这具有下面的优点，例如在破裂的固体电解质管的情况下，碱金属-重金属合金不能够进入碱金属收集器中存在的碱金属中。惰性气体优选为0.2-10巴表压，尤其优选1巴。通过在固体电解质管内新形成的碱金属的压力逆着惰性气体的压力和/或逆着碱金属源和碱金属收集器间的高度差产生的压力将碱金属传输到碱金属收集器中。

在本发明的优选的实施方案中，每个管和每个固体电解质管具有单独的电连接。其结果是，当一个电连接断掉，电解装置不会完全停工，而只有一个管或一个电解质管局部停工。

本发明的电解装置中的每个密闭装置优选具有碱金属出口和阴极电连接。例如通过将碱金属出口构造成导电的排出管将电能提供给阴极电源。

在每种情况下，电解单元中多个固体电解质管的阴极优选通过弹性电导体带进行电连接，电导体带与负极桥接器接触。负极桥接器是一种电导体元件，其与电源的负极相连。在每种情况下，通过弹性电导体带将其连接到在多个固体电解质管的每一个的内部中的阴极电连接上。该带是弹性的，以能容纳不同的热膨胀性能的负极桥接器和电连接。并且，该带可被构造成保险丝，在过高的电流下产生的热可将其破坏。

每个电导体带也可具有独立的电阻，对其进行设计，以便将同样的电压施加到每个管上。

碱金属收集器与相应固体电解质管的内部电绝缘，例如，可以通过相应的导通管(tube lead-through)来完成，经过该导通管，排放管线通入碱金属收集器的上部，对排放管线进行电绝缘，以使在单个的碱金属源间和在相应的碱金属源和金属收集器之间存在电压分离，该碱金属源通过它们的排放管线都连接到碱金属收集器上。这是可能的，因为碱金属从上部滴落进(例如，充满氮气)碱金属收集器，并不形成持续的液体线。在固体电解质管破坏的情况下，避免了有关的排放管线的短路，和其它事情。

在本发明的优选实施方案中，阳极的电连接经过接触正极桥接器的管进行。正极桥接器是电导体元件，其连接到电源的正极。例如它可被构造成具有多个工作台状凸块的平杆，每个管固定在凸块上并得到支撑并由此获得电连接。在这种情况下，正极桥接器优选是固体钢结构，其能具有这样的双重功能。然而，正极桥接器也可以是额外的铝杆，其是非负重的，并经由弹性的电导片连接到管上。

在本发明电解装置的一优选实施方案中，将一个置换体安置在每个固体电解质管的内部，以便在置换体的外部和固体电解质管的内部之间存在供容纳液体碱金属的第二环隙。该置换体减少了充有碱金属的固体电解质管内部的体积。这具有下面的优点，即在任何时间点上，只有少量的碱金属存在于固体电解质管中，以便如果有固体电解质管突然出现故障时，仅有该少量的碱金属能够与环绕固体电解质管的碱金属-重金属合金接触。这将逆反应的能势(energy potential)维持得尽可能的低。置换体可以是固态金属体。金属体具有进一步的优点，即如果使用仍没有填充碱金属的固体电解质管开始电解时，它能被用作阴极。然而，一个密闭的中空体也可用作置换体。中空体具有下面的优点，归功于其低重量，它能更容易地推进到固体电解质管内而不破坏后者。此外，一种薄壁金属管，其一端密闭且不是很精确地与固体电解质管内部的形状匹配被引进到固体电解质管中，以便形成一个非常狭窄的第二环隙，也可以作为置换体。作为加固可将另一物体引进薄壁金属管中。将这种置换体构造成薄壁金属管，具有下述优点，即如果固体电解质管出现问题，与碱金属-重金属合金混合的碱金属的数量非常小。

在本发明的优选实施方案中，由循环空气加热的热绝缘加热室与密闭装置一起环绕管。通过安装在加热室内，将电解装置升高到电解所需的温度，该加热室与环境热隔离并通过循环空气来加热。加热可以靠通电或靠油或汽的燃烧获得。只在电解开始或电解中断的阶段，加热可能是必要的。将空气导入加热室，排掉热空气，将对本发明电解装置进行冷却。

本发明进一步提供了使用本发明的电解装置从液体碱金属汞齐中制备钠，钾，或锂。

附图

以下借助附图说明本发明：

在附图中：

图1显示了根据本发明的具有包含多个管的多个电解单元的电解装置。

图2显示了根据本发明的在位于合金分配器位置之上具有碱金属收集器的电解装置。

图3是根据本发明的带有电连接的电解装置的电解单元的实施方案。

图4是根据本发明的带有正极桥接器的电解装置的实施方案。

图5是在固体电解质管中具有置换体的上下排列的两个管的截面图。

具体实施方案

图1示意性示出了根据本发明的具有多个电解单元的电解装置。

该电解装置包含多个基本水平排列的管1，它们上下排列并彼此连接，形成电解单元2。所述装置包括多个电解单元2，它们并列并以n＝1，2，...n.计数。在电解单元2内的管1通过连接部件3彼此连接。不同电解单元2的管1相互不连接。每个管1的端部具有密闭装置4，每个密闭装置4连接到连接部件3上。合金分配器5中液体碱金属-重金属合金6的量大约为半满状态，经由出口部件7向该n个电解单元2提供碱金属-重金属合金6。出口部件7通入位于管1一端附近的管1的合金入口8中。在管1中(在第一环形空间，未示出)，碱金属-重金属合金6流向接近管1的另一端的合金出口9。碱金属-重金属合金6穿过合金出口9，连接部件3和下一个较低的管1的合金入口8进入到该下一个较低的管1中，并再一次在纵向上穿过管。碱金属-重金属合金6因此以蜿蜒流通过电解单元2。合金收集器10从每个第n个电解单元2中的最后一个管1中收集碱金属消耗的碱金属-重金属合金，并将其循环到电解装置中或者排出到存储槽中。电解中形成的碱金属通过管1每端上的碱金属出口(未示出)排出。

图2示出了根据本发明的电解装置的进一步的示意图。

由该图可见电解单元2中上下排列的管1。每个管1中都有两个固体电解质管12，其在一端密闭，另一端具有开口11。在管1中，该固体电解质管12同心进行排列，并在每种情况下将它们的开口11指向管1的一端。在管1的内部和固体电解质管12的外部之间，存在用于传送液体碱金属-重金属合金6的第一环隙13，该合金从合金分配器5开始，经过出口部件7和合金入口8进入最上面的管1中，并沿着环绕固体电解质管12的环隙13流动到通入连接部件3内的合金出口9中。每个密闭装置4，用作可拆卸固体电解质管12的夹具，以便可以无麻烦地更换有缺陷的固体电解质管12。固体电解质管12的内部空间14与电解单元2的其中存在碱金属-重金属合金的部分封闭，尤其是与其中设置有固体电解质管12的管1的合金入口8、第一环隙13和合金出口9进行封闭。内部空间14用于容纳电解期间在那里形成的液体碱金属，并能作为电解装置的阴极。内部空间14连接碱金属出口15，经过排出管线16将碱金属22传输到位于合金分配器5位置上面的碱金属收集器17中。碱金属收集器17优选充有高于大气压的惰性气体。在图2描述的本发明的实施方案中，碱金属收集器17构造成带有盖19的收集通道18，排出管线16从上部穿过盖19通入碱金属收集器17中。这种结构的结果是，如果固体电解质管12中的一个出故障，只有少量的从排出管线16和内部空间14流出的碱金属与管1中的碱金属-重金属合金反应。碱金属-重金属合金6不会进入碱金属收集器17。因此本发明电解装置可以容忍故障出现，而不必中断电解和不会出现后续的生产出的碱金属的质量遭到破坏或恶化。通过未被破坏的固体电解质管12可以继续进行电解。

图3显示了电解单元电连接的实施方案。

电解单元2还是由多个管1构成。每个管1和每个固体电解质管12(未示出)具有单独的电连接。每个密闭装置4既具有碱金属出口15又具有阴极用电连接。在管1一侧的所有固体电解质管12内，通过处于负电压的第一负极桥接器20可获得阴极用电连接，在每种情况下，经过弹性电导体带21连接到构造成小金属管的碱金属出口15上。在图3中，电导体带仅在一个管1上进行图示，但是所有其它的管可同样进行装配。第二负极桥接器23连接到管1另一侧的阴极上。

阳极用电连接是经由导电的管1本身，通过每个管1的外部与处于正电压的正极桥接器24接触实现。密闭装置4的传送碱金属的部分与传导碱金属-重金属合金的部分是绝缘的。正极桥接器24不仅用来提供电接触而且用来支撑独立的管1(见图4)，并借助悬挂装置25紧固到支撑框架上。

图4显示了具有用于多个电解单元的多个正极桥接器的本发明的实施方案。

每种情况下所示的五个电解单元2的管1放置在正极桥接器24的凸块26上，并以这种方式首先进行支撑，其次提供电接触。带有凸块26的正极桥接器24优选为固体钢铁结构。

图5显示了上下排列的两个管的截面图。

可以看到管1内环绕固体电解质管12的第一环隙13。事实上，置换体27几乎完全填满固体电解质管12的内部，只有置换体27的外部和固体电解质管12内部之间存在第二环隙28供形成碱金属的空间。新形成的碱金属将碱金属推入到作为碱金属出口15的密闭装置4内的钻孔29中。碱金属-重金属合金6流过上面的管的第一环隙，通过筛子31和环形空间30进入连接部件3，从那里进入下面的管。连接部件3通入环形空间30内，该环形空间30通过圆形的筛子31与第一环隙13分开，这种几何结构有利于分配碱金属-重金属合金流通过作为反应区的第一环隙13的横截面。并且，这种安排阻止妨碍性的固体颗粒进入反应区和阻止那里引起堵塞。在图5截面图中显示的电解单元通过焊接所示焊缝32处的部件进行制备。然而，通过电铸进行单块的这些部件的制造也是可能的。

参考标记的列表

1  管

2  电解单元

3  连接部件

4  密闭装置

5  合金分配器

6  碱金属-重金属合金

7  出口部件

8  合金入口

9   合金出口

10  合金收集器

11  开口

12  固体电解质管

13  第一环隙

14  内部空间

15  碱金属出口

16  排出管线

17  碱金属收集器

18  收集通道

19  盖

20  第一负极桥接器

21  带

22  碱金属

23  第二负极桥接器

24  正极桥接器

25  悬挂装置

26  凸块

27  置换体

28  第二环隙

29  钻孔

30  环形空间

31  筛子

32  焊缝

Claims (14)

1、一种从液体碱金属-重金属合金(6)制备碱金属的电解装置，包括：

-至少两个管(1)，管基本水平地上下排列，通过连接部件(3)连接，形成电解单元(2)；

-安放在每个管(1)中的两个固体电解质管(12)，其用于传导碱金属离子，其在一端封闭、另一端有开口(11)，在管(1)中固体电解质管(12)同心安置，并在每种情况下，将开口(11)面向管(1)的一端，在管(1)的内部和固体电解质管(12)的外部之间形成第一环隙(13)，该环隙用于传导构成阳极的液体碱金属-重金属合金(6)；

-在每个管(1)上用于液体碱金属-重金属合金(6)的合金入口(8)和合金出口(9)，分别从上部或从下部，在彼此水平相隔的位置分别通入管(1)的第一环隙(13)中；

-在每个固体电解质管(12)中容纳用作阴极的液体碱金属的内部空间(14)，该空间与合金入口(8)，第一环隙(13)和合金出口(9)进行密封，与碱金属出口(15)连接；和

-在每种情况下，设置于每个管(1)两端的密闭装置(4)。

2、根据权利要求1的电解装置，在电解单元(2)中，包括2-100个管(1)和n个平行的电解单元(2)，其中n＝1-100。

3、根据权利要求1或2所述的电解装置，具有供应给至少一个电解单元(2)碱金属-重金属合金(6)的合金分配器(5)，每种情况下所述合金分配器(5)经由出口部件(7)连接到电解单元(2)上。

4、根据权利要求1-3任一项所述的电解装置，其中将所述合金入口(8)和所述合金出口(9)在管(1)上的位置设置使得碱金属-重金属合金(6)以蜿蜒流通过所述电解单元(2)。

5、根据权利要求1-4任一项所述的电解装置，其具有合金收集器(10)，用于收集已流过电解单元(2)的碱金属-重金属合金(6)，所述合金收集器(10)与所述合金分配器(5)连接，使所述碱金属-重金属合金(6)至少部分再循环。

6、根据权利要求1-5任一项所述的电解装置，其中所述碱金属出口(15)经由排出管线(16)连接到碱金属收集器(17)上，所述排出管线(16)从上部通入其中，所述碱金属收集器(17)位于高于所述合金分配器(5)的位置。

7、根据权利要求6所述的电解装置，其中所述碱金属收集器(17)含有压力高于环境压力的惰性气体。

8、根据权利要求6或7所述的电解装置，其中所述碱金属收集器(17)与所述固体电解质管(12)的内部空间(14)电绝缘。

9、根据权利要求1-8任一项所述的电解装置，其中每个管(1)和每个固体电解质管(12)具有单独的电连接。

10、根据权利要求1-9任一项所述的电解装置，其中每个密闭装置(14)具有碱金属出口(15)和阴极的电连接，电解单元(2)中存在的多个固体电解质管(12)的阴极的电连接经由通过负极桥接器(20，23)的弹性电导体带(21)完成，每个弹性电导体带(21)都具有独立的电阻，其进行将相同的电压施加到每个管(1)上。

11、根据权利要求10所述的电解装置，其中所述阳极的电连接经由与正极桥接器(24)相接触的管(1)完成。

12、根据权利要求1-11任一项所述的电解装置，其中置换体(27)安放在每个固体电解质管(12)的内部，在置换体(27)外部和固体电解液管(12)内部之间存在的第二环隙(28)容纳液体碱金属。

13、根据权利要求1-12任一项所述的电解装置，其中靠循环空气进行加热的热绝缘加热室环绕具有所述密闭装置(4)的管(1)。

14、根据权利要求1-13任一项所述的电解装置的用途，用于从液体碱金属汞齐中制备钠，钾或锂。

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