CN105040024B - 高电流密度运行膜极距电解槽 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高电流密度运行膜极距电解槽，它包括多个单元电解槽以及两端的半单元电解槽，所述多个单元电解槽之间以及单元电解槽与半单元电解槽之间设置有离子膜与密封垫片，所述单元电解槽的阳极出液通道内设置有阳极气液分离盒（8）、瓦椤板（9）以及阳极出液管（10），所述阳极气液分离盒（8）的进液口与阳极室（2）通过瓦椤板（9）连通，所述阳极气液分离盒（8）的内壁包括前段平滑的消泡板段（8.1）以及后段镂空的消泡网段（8.2），所述阳极气液分离盒（8）的出液口连通阳极出液管（10）。本发明高电流密度运行膜极距电解槽具有能够满足高电流密度运行，运行稳定，离子膜使用寿命长的优点。

Description

高电流密度运行膜极距电解槽

技术领域

本发明涉及一种电解槽，尤其涉及一种高电流密度运行膜极距电解槽，属于化学工业中氯碱工业中的电解设备领域。

背景技术

现有电解槽存在的问题：

1、阳极反应室顶部的气液出口通道口面积太小，无法满足高电流密度运行的需求，造成离子膜下气体堆积振动，离子膜产生水泡和针孔，阳极液中盐酸、次氯酸根、游离氯等渗入阴极反应，腐蚀橡胶密封垫和阴极电极，造成产品质量下降和电极性能下降，严重的无法运行。

2、气液分离不好，在出液软管中可见喘流现象，造成槽内压力波动和离子膜的抖动，加快离子膜的磨损。

3、连接阴极镍盘和阳极钛盘的钢钛复合板存在着容易开裂、生锈、焊点脱焊等现象，导电性能受到影响，造成接触电压降偏高，电解电耗高，严重的导致影响电解槽安全运行。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能够满足高电流密度运行，运行稳定，离子膜使用寿命长的高电流密度运行膜极距电解槽。

本发明的目的是这样实现的：

一种高电流密度运行膜极距电解槽，它包括多个单元电解槽以及两端的半单元电解槽，所述多个单元电解槽之间以及单元电解槽与半单元电解槽之间设置有离子膜与密封垫片，所述单元电解槽包括四周边框，所述四周边框包括上边框、下边框、左边框以及右边框，所述上边框的下方设置有出液通道，所述下边框的上方设置有进液通道，出液通道与进液通道之间的区域设置有阳极室和阴极室，所述进液通道包括与阳极室连通的阳极进液通道以及与阴极室连通的阴极进液通道，阳极进液通道和阴极进液通道分别设置有阳极进液分散管和阴极进液分散管，所述出液通道包括与阳极室连通的阳极出液通道以及与阴极室连通的阴极出液通道，其特征在于所述阳极出液通道的外侧面设置有阳极密封面，阳极出液通道内设置有阳极气液分离盒、瓦椤板以及阳极出液管，所述阳极气液分离盒的进液口与阳极室通过瓦椤板连通，所述阳极气液分离盒的内壁包括前段平滑的消泡板段以及后段镂空的消泡网段，所述阳极气液分离盒的出液口连通阳极出液管，所述阴极出液通道的外侧面设置有阴极密封面，阴极出液通道内设置有阴极气液分离盒以及阴极出液管，所述阴极气液分离盒的进液口与阴极室连通，所述阴极气液分离盒的出液口连通阴极出液管。

阳极出液管由槽钢型钛板制成，阴极出液管由槽钢型镍板制成。

所述阳极室由内侧的阳极盘以及外侧的阳极网包围而成，所述阴极室由内侧的阴极盘以及外侧的阴极网包围而成，所述阳极室内设置有竖向布置的多根阳极筋板，阳极筋板之间设置有循环板，循环板的长度从阳极进液口至阳极出液口的方向逐渐缩短。

所述阳极盘与阴极盘背对背扣在四周边框上，阳极盘与阴极盘之间设置有多块钛镍复合板作为连接，相邻两块钛镍复合板之间设置有镍丝编织而成的弹性填充网作为填充。

所述钛镍复合板由钛板以及镍板压合而成，所述钛板以及镍板均制成条状结构，所述钛板的宽度小于镍板的宽度，沿镍板的长度方向均匀布置有多个相互平行的插孔，所述钛板沿镍板长度方向由插孔穿过，并与所述镍板压合在一起形成钛镍复合板。

所述阳极盘与阴极盘均为折边而成的盘状结构，所述阳极盘用钛材制成，所述阴极盘用镍材制成，所述阴极网从内至外依次包括阴极底网、阴极弹性网以及阴极面网，阴极网形成膜极距结构。

阳极进液口和阳极出液口分别设置于阳极进液通道和阴极出液通道的一组远端，阴极进液口和阴极出液口分别设置于阴极进液通道和阴极出液通道的另一组远端，阴极出液口和阳极出液口连接处的牺牲电极内径增大至27mm，阴极出液口和阳极出液口连接的出液软管加长至1040mm。

上边框的顶部设置有吊耳。

左边框和右边框的外侧设置有托架。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、阳极室和阴极室上方的气液分离盒，能保证气液分离快速而顺畅排出。阳极气液分离盒内有消泡，滤泡和气液分离的结构起到消除气泡、气液分离的作用。作为上部密封面，瓦椤板结构的气液排出通道，采用槽钢型支承作为出液管，朝向气液分离盒的一侧的槽钢均布开孔，便于液体的回落和排向出口管。

2、分布在阳极室内的循环板，按由长到短倾斜排列在筋板间，使电解液在沿电极表面上下形成平行环流和对角线流动，使阳极室内的电解液浓度均匀，有效提高电解效率和保护离子膜。

3、连接阳极钛盘和阴极镍盘使用的是钛镍复合板，同材质焊接，导电好，强度高，不生锈，相邻钛镍复合板中间用细镍丝编织的弹性填充网填充从而大幅提高导电效果。

4、本发明的电解槽适合高电流密度下的长期稳定运行，烧碱的直流电耗在2070度/吨，达到世界领先水平。

因此本发明高电流密度运行膜极距电解槽具有能够满足高电流密度运行，运行稳定，离子膜使用寿命长的优点。

附图说明

图1为本发明的单元电解槽的正视图。

图2为本发明的单元电解槽的剖视图。

图3为图2中的阳极出液通道的示意图。

图4为图3中的A向示意图。

图5为图3中的B向示意图。

图6为图3中的C向示意图。

图7为阳极出液通道的立体图。

图8为阳极盘与阴极盘的连接示意图。

图9为钛镍复合板的示意图。

图10为图9的D-D剖视图。

其中：

四周边框1、上边框1.1、下边框1.2、左边框1.3、右边框1.4

阳极室2、阳极盘2.1、阳极网2.2、阳极进液口2.3、阳极出液口2.4、阳极筋板2.5、循环板2.6

阴极室3、阴极盘3.1、阴极网3.2、阴极底网3.2.1、阴极弹性网3.2.2、阴极面网3.2.3、阴极进液口3.3、阴极出液口3.4

钛镍复合板4、钛板4.1、镍板4.2

托架5

吊耳6

阳极密封面7

阳极气液分离盒8、消泡板段8.1、消泡网段8.2

瓦椤板9

阳极出液管10、开口10.1

阴极密封面11

阴极气液分离盒12

阴极出液管13

弹性填充网14。

具体实施方式

参见图1~图10，本发明涉及的一种高电流密度运行膜极距电解槽，它包括多个单元电解槽以及两端的半单元电解槽，所述多个单元电解槽之间以及单元电解槽与半单元电解槽之间设置有离子膜与密封垫片，所述单元电解槽包括四周边框1，所述四周边框1包括上边框1.1、下边框1.2、左边框1.3以及右边框1.4，其中上边框1.1的顶部设置有吊耳6，左边框1.3和右边框1.4的外侧设置有托架5，所述上边框1.1的下方设置有出液通道，所述下边框1.2的上方设置有进液通道，出液通道与进液通道之间的区域设置有阳极室2和阴极室3，所述进液通道包括与阳极室2连通的阳极进液通道以及与阴极室3连通的阴极进液通道，阳极进液通道和阴极进液通道分别设置有阳极进液分散管和阴极进液分散管，所述出液通道包括与阳极室2连通的阳极出液通道以及与阴极室3连通的阴极出液通道。阳极进液口2.3和阳极出液口2.4分别设置于阳极进液通道和阴极出液通道的一组远端，阴极进液口3.3和阴极出液口3.4分别设置于阴极进液通道和阴极出液通道的另一组远端。 阴极出液口和阳极出液口连接处的牺牲电极内径增大至27mm，阴极出液口和阳极出液口连接的出液软管加长至1040mm，在电解槽运行条件下降低了泄漏电流。

所述阳极室2由内侧的阳极盘2.1以及外侧的阳极网2.2包围而成，所述阴极室3由内侧的阴极盘3.1以及外侧的阴极网3.2包围而成，所述阳极盘2.1与阴极盘3.1均为折边而成的盘状结构，所述阳极盘2.1用钛材制成，所述阴极盘3.1用镍材制成，所述阳极网2.2是钛板拉网后涂覆铂系贵金属烧结而成，所述阴极网3.2从内至外依次包括阴极底网3.2.1、阴极弹性网3.2.2以及阴极面网3.2.3，阴极网3.2形成膜极距结构，起到降低介质电压降和保护离子膜的作用。

所述阳极盘2.1与阴极盘3.1背对背扣在四周边框1上，阳极盘2.1与阴极盘3.1之间设置有多块钛镍复合板4作为连接，相邻两块钛镍复合板4之间设置有镍丝编织而成的弹性填充网5作为填充，起到支撑和辅助导电的作用。所述钛镍复合板4由钛板4.1以及镍板4.2压合而成，所述钛板4.1以及镍板4.2均制成条状结构，所述钛板4.1的宽度小于镍板4.2的宽度，沿镍板4.2的长度方向均匀布置有多个相互平行的插孔，所述钛板4.1沿镍板4.2长度方向由插孔穿过，并与所述镍板4.2压合在一起形成钛镍复合板4。

所述阳极室2内设置有竖向布置的多根阳极筋板2.5，阳极筋板2.5之间设置有循环板2.6，循环板2.6的长度从阳极进液口2.3至阳极出液口2.4的方向逐渐缩短。循环板采用这种结构布置，可以使得单元槽内在高电流密度运行下液体分布更趋于均匀，更符合高电流密度下电解液循环的原理，既有平行环流，又有对角线方向流动，使得电解槽内液体浓度更加均匀，提高电解效率，保护离子膜。

所述阳极出液通道的外侧面设置有阳极密封面7，阳极密封面为钛钯合金制成，起到防止间隙腐蚀作用，阳极出液通道内设置有阳极气液分离盒8、瓦椤板9以及阳极出液管10，所述阳极气液分离盒8的进液口与阳极室2通过瓦椤板9连通，所述阳极气液分离盒8的内壁包括前段平滑的消泡板段8.1以及后段镂空的消泡网段8.2，所述阳极气液分离盒8的出液口连通阳极出液管10。其中阳极出液管10由槽钢型钛板制成，阳极出液管10顶部朝向阳极气液分离盒8的一侧设置有开口10.1，为液体回落提供足够空间，有益气液分离。槽钢制成的阳极出液管和瓦椤板结构保证密封面负压的承载；瓦椤板提供最大的气液排出通道；粘性的氯气泡沾上平滑的消泡板段8.1在液体的流动下破碎。气液经过消泡网段8.2的网孔，使气泡彻底破碎，液体下落，气体往上。采用瓦椤板9和阳极气液分离盒8的双气液分离结构，加大了气液分离通道面积，很好的控制了在高电流密度运行下的喘流现象，进一步改善电解槽的平稳性，保护离子膜，大大提高离子膜的使用寿命。

所述阴极出液通道的外侧面设置有阴极密封面11，阴极出液通道内设置有阴极气液分离盒12以及阴极出液管13，所述阴极气液分离盒12的进液口与阴极室3连通，所述阴极气液分离盒12的出液口连通阴极出液管13。其中阴极出液管13由槽钢型镍板制成。

Claims (7)

1.一种高电流密度运行膜极距电解槽，它包括多个单元电解槽以及两端的半单元电解槽，所述多个单元电解槽之间以及单元电解槽与半单元电解槽之间设置有离子膜与密封垫片，所述单元电解槽包括四周边框（1），所述四周边框（1）包括上边框（1.1）、下边框（1.2）、左边框（1.3）以及右边框（1.4），所述上边框（1.1）的下方设置有出液通道，所述下边框（1.2）的上方设置有进液通道，出液通道与进液通道之间的区域设置有阳极室（2）和阴极室（3），所述进液通道包括与阳极室（2）连通的阳极进液通道以及与阴极室（3）连通的阴极进液通道，阳极进液通道和阴极进液通道分别设置有阳极进液分散管和阴极进液分散管，所述出液通道包括与阳极室（2）连通的阳极出液通道以及与阴极室（3）连通的阴极出液通道，其特征在于所述阳极出液通道的外侧面设置有阳极密封面（7），阳极出液通道内设置有阳极气液分离盒（8）、瓦椤板（9）以及阳极出液管（10），所述阳极气液分离盒（8）的进液口与阳极室（2）通过瓦椤板（9）连通，所述阳极气液分离盒（8）的内壁包括前段平滑的消泡板段（8.1）以及后段镂空的消泡网段（8.2），所述阳极气液分离盒（8）的出液口连通阳极出液管（10），所述阴极出液通道的外侧面设置有阴极密封面（11），阴极出液通道内设置有阴极气液分离盒（12）以及阴极出液管（13），所述阴极气液分离盒（12）的进液口与阴极室（3）连通，所述阴极气液分离盒（12）的出液口连通阴极出液管（13）；

所述阳极室（2）由内侧的阳极盘（2.1）以及外侧的阳极网（2.2）包围而成，所述阴极室（3）由内侧的阴极盘（3.1）以及外侧的阴极网（3.2）包围而成，所述阳极室（2）内设置有竖向布置的多根阳极筋板（2.5），阳极筋板（2.5）之间设置有循环板（2.6），循环板（2.6）的长度从阳极进液口（2.3）至阳极出液口（2.4）的方向逐渐缩短；

左边框（1.3）和右边框（1.4）的外侧设置有托架（5）。

2.根据权利要求1所述的一种高电流密度运行膜极距电解槽，其特征在于阳极出液管（10）由槽钢型钛板制成，阴极出液管（13）由槽钢型镍板制成。

3.根据权利要求1所述的一种高电流密度运行膜极距电解槽，其特征在于所述阳极盘（2.1）与阴极盘（3.1）背对背扣在四周边框（1）上，阳极盘（2.1）与阴极盘（3.1）之间设置有多块钛镍复合板（4）作为连接，相邻两块钛镍复合板（4）之间设置有镍丝编织而成的弹性填充网（14）作为填充。

4.根据权利要求3所述的一种高电流密度运行膜极距电解槽，其特征在于所述钛镍复合板（4）由钛板（4.1）以及镍板（4.2）压合而成，所述钛板（4.1）以及镍板（4.2）均制成条状结构，所述钛板（4.1）的宽度小于镍板（4.2）的宽度，沿镍板（4.2）的长度方向均匀布置有多个相互平行的插孔，所述钛板（4.1）沿镍板（4.2）长度方向由插孔穿过，并与所述镍板（4.2）压合在一起形成钛镍复合板（4）。

5.根据权利要求1所述的一种高电流密度运行膜极距电解槽，其特征在于所述阳极盘（2.1）与阴极盘（3.1）均为折边而成的盘状结构，所述阳极盘（2.1）用钛材制成，所述阴极盘（3.1）用镍材制成，所述阴极网（3.2）从内至外依次包括阴极底网（3.2.1）、阴极弹性网（3.2.2）以及阴极面网（3.2.3），阴极网（3.2）形成膜极距结构。

6.根据权利要求1所述的一种高电流密度运行膜极距电解槽，其特征在于阳极进液口和阳极出液口分别设置于阳极进液通道和阴极出液通道的一组远端，阴极进液口和阴极出液口分别设置于阴极进液通道和阴极出液通道的另一组远端，阴极出液口和阳极出液口连接处的牺牲电极内径增大至27mm，阴极出液口和阳极出液口连接的出液软管加长至1040mm。

7.根据权利要求1所述的一种高电流密度运行膜极距电解槽，其特征在于上边框（1.1）的顶部设置有吊耳（6）。