CN107687001A - 一种提高料液返混的压凹型离子膜电解槽 - Google Patents

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张丽
李佑平
刘云义
刘秀明
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Abstract

一种提高料液返混的压凹型离子膜电解槽，涉及一种电解槽，本发明为一种自然循环离子膜电解槽，即，一种装有隔板的压凹型自然循环离子膜电解槽。该阳极离子膜电解槽中包括料液进口管、喷射口、背板压凹型阳极室、隔板、气液分离室、挡板、气液出口。隔板的安装使电解槽在中部出现了射流现象，并由此形成了一个新的旋涡。淹没射流与周围介质发生的动量和质量交换，能够增强电解槽内流体介质之间的混合，从而促进电解槽内温度和浓度的均匀分布，浓度温度场的均匀化使得离子膜使用寿命得以延长，设备维护成本降低。

Description

一种提高料液返混的压凹型离子膜电解槽
技术领域
本发明涉及一种电解槽，特别是涉及一种提高料液返混的压凹型离子膜电解槽。
背景技术
与传统的制碱方法相比，离子交换膜制碱法以其能耗低、低毒低污染以及易于操作的优点成为目前制碱技术的主流发展方向，而离子膜是该方法中的关键部件，通过不断改进工艺参数、槽型结构以达到延长离子膜使用寿命的问题是目前研究热点。随着离子膜电解技术不断发展，为了获得更高的能效和经济效益，电流密度的提高成为必然趋势。而过高的电流密度会引起槽内反应过快，局部温度升高，料液浓度分布不均匀，最终导致离子膜使用寿命缩短。为了降低以致消除浓度梯度，料液返混以使浓度均匀化的研究势在必行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高料液返混的压凹型离子膜电解槽，本发明带有隔板的压凹型离子膜电解槽，该槽型可以使离子膜电解槽在稳态运行过程中槽室内料液浓度始终保持均匀分布，改善现有离子膜电解槽阳极室内浓度分布不均匀的情况。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种提高料液返混的压凹型离子膜电解槽，所述电解槽包括料液进口管、压凹型阳极室、隔板、阳极室出口、气液分离室、气液出口；在压凹型阳极室内安装隔板，隔板上下端距膜面、槽面距离不同；料液进口管，喷射口在膜面侧均匀开三个孔；压凹型阳极室槽板从上到下设有四组压凹，每组横向三个凹槽；阳极室中的隔板近膜面侧为料液电解侧，近槽板侧为料液返混侧；隔板上下端开口呈倾斜状；阳极室出口处，阳极室与气液分离室之间均匀开九个孔，其中两端孔的外侧是槽体的两侧；气液分离室在阳极室出口等宽处设有挡板；气液出口设在气液分离室侧面的下端，与分离室等宽，且为矩形出口。
本发明的优点与效果是：
本发明隔板的安装使电解槽在中部出现了射流现象，并由此形成了一个新的旋涡。淹没射流与周围介质发生的动量和质量交换，能够增强电解槽内流体介质之间的混合，从而促进电解槽内温度和浓度的均匀分布，浓度温度场的均匀化使得离子膜使用寿命得以延长，设备维护成本降低。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例局部结构示意图。
图中标记：1 料液进口管、2 喷射口、3 槽板凹槽、4 隔板下端、5 隔板上端、6 阳极室气液出口、7 气液分离室挡板、8 气液分离室、9 气液出口。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明进行详细说明。
本发明料液由进口管流入，经由喷射口喷射入阳极室。对于安装隔板的电解槽，在隔板的上下喷口处，液体速度较大，这是由于隔板的存在使流道变窄，流体速度增大，流体在顶部和下部均形成了两个旋涡。
上部旋涡是由于出口孔截面远远小于电解槽横截面，大量向上运动的气液混合物（特别是液相）遇到突缩孔，在重力的作用下沿背板向下回流而产生。下部旋涡是由于沿背板处下降的流体在入口管处流道变窄而产生了向上回流，这部分流体在入口管喷口处产生的射流的带动下一起向上流动，因而形成旋涡。
料液流经隔板下喷口处，射流速度更大，流体在该处额外产生了一个较大的旋涡，这是由于该处液体静压能较大，喷口较小，因而射流中心可以获得较大的速度，形成了负压区，卷吸周围的介质向喷口处流动，为保持截面上流体质量的守恒，一部分流体回流补充，因而形成了旋涡。距喷口越远，中心速度越小，但射流的宽度变化不大。隔板下开口处的射流对另一侧料液流体速度有较大影响，相比于未安装隔板时的速度明显增大。
安装隔板时，由于膜侧产生大量的气体，该侧流体介质密度较小，射流卷吸速度较快，压力较小，因而射流向左偏转，直至射流完全贴附在壁面上形成稳定流动，而背板侧流体介质密度较大，射流偏离该侧壁面。由此可见，隔板的安装使电解槽在中部（隔板下部）出现了射流现象，并由此形成了一个新的旋涡。淹没射流与周围介质发生的动量和质量交换，能够增强电解槽内流体介质之间的混合，从而促进电解槽内温度和浓度的均匀分布。
参见图1，本发明为带有隔板的压凹型离子膜电解槽，该装置的料液进口1的结构为长340mm宽15mm高19mm，在料液进口管1的近膜侧开有喷射孔2，孔径为1.5mm，阳极室长330mm宽18mm高1400mm，单个凹槽3上底长280mm宽15mm、下底长338mm宽55mm、深度15mm，在凹槽上端隔板长330mm宽0.5mm高800mm。隔板与膜面平行，隔板距膜面12mm，在阳极室气液出口6的上端为气液分离室挡板，其结构为长330mm宽1mm高47mm。气液分离室8的结构为长330mm宽18mm高127mm，气液出口9设在气液分离室8的侧面下端，出口9的与分离室8等宽。
实施方案应理解为说明性的，而非限制性本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。需指出，在不背离本发明实质和范围的前提下，还可以对其做出若干改进和润饰，这些对本发明技术方案做出的改变和变形，也应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种提高料液返混的压凹型离子膜电解槽，其特征在于，所述电解槽包括料液进口管、压凹型阳极室、隔板、阳极室出口、气液分离室、气液出口；在压凹型阳极室内安装隔板，隔板上下端距膜面、槽面距离不同；料液进口管，喷射口在膜面侧均匀开三个孔；压凹型阳极室槽板从上到下设有四组压凹，每组横向三个凹槽；阳极室中的隔板近膜面侧为料液电解侧，近槽板侧为料液返混侧；隔板上下端开口呈倾斜状；阳极室出口处，阳极室与气液分离室之间均匀开九个孔，其中两端孔的外侧是槽体的两侧；气液分离室在阳极室出口等宽处设有挡板；气液出口设在气液分离室侧面的下端，与分离室等宽，且为矩形出口。
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