CN110158116A

CN110158116A - 电解装置及电解系统

Info

Publication number: CN110158116A
Application number: CN201910472153.9A
Authority: CN
Inventors: 洪浩; 卢江平; 陶建; 陈富荣
Original assignee: Asymchem Laboratories Tianjin Co Ltd
Current assignee: Asymchem Laboratories Tianjin Co Ltd; Asymchem Life Science Tianjin Co Ltd
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2019-08-23

Abstract

本发明提供了一种电解装置及电解系统。其中，电解装置包括：筒体，筒体相对设置的一组端面的中心位置分别设置有进料口和出料口；第一电极板和第二电极板，第一电极板设置在进料口所在的端面的内侧，第二电极板设置在出料口所在的端面的内侧；至少一个中间电极，中间电极设置在第一电极板和第二电极板之间，且中间电极与第一电极板平行设置，中间电极的厚度方向上设置有至少一个过流结构；第一电极和第二电极，第一电极与第一电极板电连接，第二电极与第二电极板电连接。本发明解决了现有技术中电解装置中存在反应效果差、生产效率低的问题。

Description

电解装置及电解系统

技术领域

本发明涉及有机合成化学设备领域，具体而言，涉及一种电解装置及电解系统。

背景技术

随着电子技术、材料科学和有机合成的发展，以及人类对环境、能源和资源的日益重视，有机电化学合成作为一种新的、有效的合成方法受到人们的重视。有机电合成相对于传统的有机合成具有显著的优势。

在现有的电解装置工作过程中，电解装置定时送入一定量的反应物(电解液)后，经过一定反应时间，放出反应产物。显然，随着电化学反应和伴随的化学反应的进行，反应物不断消耗，其浓度不断降低，而产物则不断生成，浓度不断提高。运行中耗费的人工劳动量较大，一般只适用于小规模生产或间断地提供产物的场合。

由上述可知，现有的电解装置中存在反应效果差、生产效率低的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电解装置及电解系统，以解决现有技术中电解装置中存在反应效果差、生产效率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电解装置，包括：筒体，筒体相对设置的一组端面的中心位置分别设置有进料口和出料口；第一电极板和第二电极板，第一电极板设置在进料口所在的端面的内侧，第二电极板设置在出料口所在的端面的内侧；至少一个中间电极，中间电极设置在第一电极板和第二电极板之间，且中间电极与第一电极板平行设置，中间电极的厚度方向上设置有至少一个过流结构；第一电极和第二电极，第一电极与第一电极板电连接，第二电极与第二电极板电连接。

进一步地，过流结构包括过流孔，且至少中间电极的中心位置处设置有过流孔，且位于中心位置处的过流孔与进料口和出料口同轴。

进一步地，中间电极为多个，过流结构包括设置在中间电极的边缘处的过流缺口，且相邻两个中间电极的过流缺口交错设置。

进一步地，相邻两个中间电极的过流缺口相差180度。

进一步地，中间电极为多个，多个中间电极同轴且等间隔设置，相邻两个中间电极之间的距离大于等于0.1毫米且小于等于10毫米。

进一步地，相邻两个中间电极之间的距离大于等于0.2毫米且小于等于5毫米。

进一步地，电解装置还包括至少一个连接件，连接件依次穿过第一电极板的定位孔、中间电极的定位孔和第二电极板的定位孔，将第一电极板、中间电极和第二电极板连接。

进一步地，连接件包括支撑杆、至少一个垫片和锁紧装置，支撑杆依次穿过第一电极板的定位孔、中间电极的定位孔和第二电极板的定位孔，锁紧装置设置在支撑杆靠近第一电极的一端；其中，第一电极板与中间电极之间设置有垫片；和/或相邻两个中间电极之间设置有垫片；和/或中间电极与第二电极之间设置有垫片。

进一步地，电解装置还包括：调温夹套，调温夹套设置在筒体的外侧壁；和/或支架，且筒体的外侧壁还设置有支座，筒体通过支座固定在支架上。

根据本发明的另一方面，提供了一种电解系统，包括上述的电解装置，电解系统还包括：电源，电源分别与电解装置的第一电极和第二电极连接；接收装置，接收装置具有接收口，接收口与电解装置的筒体的出料口连接。

进一步地，接收装置还具有排出口，排出口与筒体的进料口连接，使接收装置中的反应物能够循环电解；或电解系统还包括原料罐，原料罐与筒体的进料口连接，以为筒体提供反应物。

进一步地，电解系统包括多个电解装置，多个电解装置串联或并联。

进一步地，电解系统还包括：温度传感器，温度传感器设置在筒体上；压力传感器，压力传感器设置在筒体上；流量表，流量表设置在筒体的进料口处，以监测进入筒体的反应物或反应原料的流量；输送泵，输送泵与流量表远离进料口的一端连接；PLC控制装置，PLC控制装置的检测端分别与温度传感器、压力传感器、流量表连接，PCL控制装置的控制端与输送泵连接。

应用本发明的技术方案，电解装置包括筒体、第一电极板和第二电极板和至少一个中间电极。筒体相对设置的一组端面的中心位置分别设置有进料口和出料口；第一电极板设置在进料口所在的端面的内侧，第二电极板设置在出料口所在的端面的内侧；中间电极设置在第一电极板和第二电极板之间，且中间电极与第一电极板平行设置，中间电极的厚度方向上设置有至少一个过流结构，第一电极和第二电极，第一电极与第一电极板电连接，第二电极与第二电极板电连接。

使用上述结构的电解装置时，反应物通过进料口进入筒体内部并与第一电极板接触电解，并且由于中间电极具有过流结构，所以反应物在与第一电极板接触后能够通过过流结构流经中间电极并与中间电极充分接触，且当中间电极为多个时，反应物能够依次通过多个中间电极的过流结构分别与多个中间电极充分接触。在反应物流经中间电极后与第二电极板接触反应并通过出料口排出筒体，从而实现电解装置的连续电解。并且由于中间电极存在过流结构，从而使反应物与中间电极能够充分接触，从而保证了电解装置的电解效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一个具体实施例的电解装置的内部结构示意图；

图2示出了图1中的电解装置的筒体内部反应物的流动路线图；

图3示出了图2中的电解装置的中间电极与筒体内壁的关系示意图；

图4示出了本发明中另一个具体实施例的电解装置的筒体内部反应物的流动路线图；

图5示出了图4中的电解装置的中间电极与筒体内壁的关系示意图；

图6示出了本发明中一个具体实施例的电解系统的结构示意图；

图7示出了本发明中一个具体实施例的电解系统的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、筒体；11、进料口；12、出料口；13、支架；20、第一电极板；21、第一电极；30、第二电极板；31、第二电极；40、中间电极；50、过流孔；51、定位孔；52、过流缺口；60、支撑杆；61、垫片；62、锁紧装置；70、调温夹套；80、电源；90、接收装置；91、接收口；92、排出口；100、原料罐；200、温度传感器；300、压力传感器；400、流量表；500、输送泵；600、PLC控制装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中电解装置中存在反应效果差、生产效率低的问题，本申请提供了一种电解装置及电解系统。

如图1至图5所示，本申请中的电解装置包括筒体10、第一电极板20和第二电极板30和至少一个中间电极40。筒体10相对设置的一组端面的中心位置分别设置有进料口11和出料口12；第一电极板20设置在进料口11所在的端面的内侧，第二电极板30设置在出料口12所在的端面的内侧；中间电极40设置在第一电极板20和第二电极板30之间，且中间电极40与第一电极板20平行设置，中间电极40的厚度方向上设置有至少一个过流结构；第一电极21和第二电极31，第一电极21与第一电极板20电连接，第二电极31与第二电极板30电连接。

使用上述结构的电解装置时，反应物通过进料口11进入筒体10内部并与第一电极板20接触电解，并且由于中间电极40具有过流结构，所以反应物在与第一电极板20接触后能够通过过流结构流经中间电极40并与中间电极40充分接触，且当中间电极40为多个时，反应物能够依次通过多个中间电极40的过流结构分别与多个中间电极40充分接触。在反应物流经中间电极40后与第二电极板30接触反应并通过出料口12排出筒体10，从而实现电解装置的连续电解。并且由于中间电极40存在过流结构，从而使反应物与中间电极40能够充分接触，从而保证了电解装置的电解效果。

当然，根据实际的需要，也可以在第一电极板20和第二电极板30上分别设置过流结构。并且在第一电极板20和第二电极板30与筒体10的连接处还分别设置有端盖以及对应的法兰，从而实现对筒体10的密封。

在本申请中，第一电极板20和第二电极板30分别为正负极电极板。

需要说明的是，中间电极40的周侧与筒体10内壁之间还可以存在过流空间，反应物同样还可以在过流空间内流动。并且考虑到安全因素，筒体10应该采用绝缘材料制成或者采用金属喷涂四氟的方法。

并且，在本申请的一个具体的实施例中，第一电极21的一端设置在筒体10内部，第一电极21的另一端由筒体10的下端面向外伸出，第二电极31的一端设置在筒体10内部，第二电极31的另一端由筒体10的上端面向外伸出。且第一电极21与第一电极板20连接，第二电极31与第二电极板30连接，并且在第一电极21和第二电极31上还分别具有接线口。

具体地，如图3所示，过流结构包括过流孔50，且至少中间电极40的中心位置处设置有过流孔50，且位于中心位置处的过流孔50与进料口11和出料口12同轴。通过这样设置，能够保证反应物在通过进料口11进入筒体10内部并与第一电极21接触后可以更加容易地通过过流孔50在筒体10内部流动并与中间电极40充分接触。而且通过这样设置，在中间电极40为多个时，反应物能够依次与多个中间电极40充分接触。这样设置有效地保证了电解装置的反应效果。

可选地，中间电极40为多个，过流结构包括设置在中间电极40的边缘处的过流缺口52，且相邻两个中间电极40的过流缺口52交错设置。这样设置，可以通过过流缺口52对筒体10内部反应物的流动进行导向，使中间电极40对反应物的流动起到折流作用，从而保证反应物与中间电极40能够充分接触。

需要注意的是，当过流结构中存在过流缺口52时，过流结构中可以不包括过流孔50。

如图5所示，在一个具体的实施例中，中间电极40为圆缺形，圆缺的缺口即为过流缺口52。当然，中间电极40的形状并不限定于圆形。

优选地，相邻两个中间电极40的过流缺口52相差180度。通过这个设置，可以使反应物在多个中间电极40之间的流动路径为“之”字形，进而保证了反应物与中间电极40的充分接触。

具体地，中间电极40为多个，多个中间电极40同轴且等间隔设置，相邻两个中间电极40之间的距离大于等于0.1毫米且小于等于10毫米。

优选地，相邻两个中间电极40之间的距离大于等于0.2毫米且小于等于5毫米。通过合理设置相邻两个中间电极40的间距可以有效地降低电解电压，从而减小能耗。

需要说明的是，相邻的中间电极40之间的距离可以通过进料口11和出料口12之间的流量、反应物需要的反应时间、筒体10的大小以及中间电极40的数量来进行合理的设置。

具体地，电解装置还包括至少一个连接件，连接件依次穿过第一电极板20的定位孔51、中间电极40的定位孔51和第二电极板30的定位孔51，将第一电极板20、中间电极40和第二电极板30连接。这样设置能够通过连接件对第一电极21、中间电极40、第二电极31进行固定，并且还能够使第一电极21、中间电极40、第二电极31保持同轴。需要说明的是，当连接件为多个时，连接件可以沿中间电极40的周向均匀设置。

可选地，如图1所示，连接件包括支撑杆60、至少一个垫片61和锁紧装置62，支撑杆60依次穿过第一电极板20的定位孔51、中间电极40的定位孔51和第二电极板30的定位孔51，锁紧装置62设置在支撑杆60靠近第一电极21的一端；其中，第一电极板20与中间电极40之间设置有垫片61；和/或相邻两个中间电极40之间设置有垫片61；和/或中间电极40与第二电极31之间设置有垫片61。这样设置，能够通过设置垫片61来保证相邻的中间电极40中间的间距。当需要改变相邻的中间电极40的间距时，可以通过改变垫片61的厚度实现。

还需要说明的是，支撑杆60、垫片61以及锁紧装置62均是由绝缘材料制成。

可选地，电解装置还包括调温夹套70，调温夹套70设置在筒体10的外侧壁；和/或支架13，且筒体10的外侧壁还设置有支座，筒体10通过支座固定在支架13上。通过设置调温夹套70，能够对筒体10的整体温度进行调节，使得筒体10内部的温度更加适合反应物进行反应，从而进一步保证了电解装置的反应效果。在实际的使用过程中，通过向调温夹套70内部通入夹套介质并与筒体10进行换热。并且，夹套介质由夹套底部进入，由夹套顶部排出。

在本申请中，电解系统包括上述的电解装置，电解系统还包括电源80和接收装置90。电源80分别与电解装置的第一电极21和第二电极31连接；接收装置90具有接收口91，接收口91与电解装置的筒体10的出料口12连接。当反应物在筒体10内部完成反应后，可以通过出料口12排出筒体10，并进入接收装置90。

可选地，如图6所示，接收装置90还具有排出口92，排出口92与筒体10的进料口11连接，使接收装置90中的反应物能够循环电解。当反应物需要进行连续或者半连续的反应时，反应物在由接收口91进入接收装置90后，可以再次通过接收装置90的排出口92排出并由筒体10的进料口11进入筒体10内部再次进行反应。

可选地，如图7所示，电解系统还包括原料罐100，原料罐100与筒体10的进料口11连接，以为筒体10提供反应物。当反应物仅需要在筒体10内部进行一次反应时，可以通过原料罐100为筒体10提供未参加过反应的反应物原料，并通过接收装置90接收反应完成后的反应物。

可选地，电解系统包括多个电解装置，多个电解装置串联或并联。通过这样设置，可以实现大规模快速地电解反应。

可选地，电解系统还包括温度传感器200、压力传感器300、流量表400以及输送泵500，PLC控制装置600。温度传感器200设置在筒体10上；压力传感器300设置在筒体10上；流量表400设置在筒体10的进料口11处，以监测进入筒体10的反应物或反应原料的流量；输送泵500与流量表400远离进料口11的一端连接；PLC控制装置600的检测端分别与温度传感器200、压力传感器300、流量表400连接，PLC控制装置600的控制端与输送泵500连接。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1、本申请中的电解装置连续高效，电流效率高，设备体积和占地面积小，能耗较低；

2、反应效率高、反应体系小、控温精确、安全性高；

3、反应物在筒体10内部流速快、接触时间短。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种电解装置，其特征在于，包括：

筒体(10)，所述筒体(10)相对设置的一组端面的中心位置分别设置有进料口(11)和出料口(12)；

第一电极板(20)和第二电极板(30)，所述第一电极板(20)设置在所述进料口(11)所在的端面的内侧，所述第二电极板(30)设置在所述出料口(12)所在的端面的内侧；

至少一个中间电极(40)，所述中间电极(40)设置在所述第一电极板(20)和所述第二电极板(30)之间，且所述中间电极(40)与所述第一电极板(20)平行设置，所述中间电极(40)的厚度方向上设置有至少一个过流结构；

第一电极(21)和第二电极(31)，所述第一电极(21)与所述第一电极板(20)电连接，所述第二电极(31)与所述第二电极板(30)电连接。

2.根据权利要求1所述的电解装置，其特征在于，所述过流结构包括过流孔(50)，且至少所述中间电极(40)的中心位置处设置有所述过流孔(50)，且位于所述中心位置处的所述过流孔(50)与所述进料口(11)和所述出料口(12)同轴。

3.根据权利要求1所述的电解装置，其特征在于，所述中间电极(40)为多个，所述过流结构包括设置在所述中间电极(40)的边缘处的过流缺口(52)，且相邻两个所述中间电极(40)的所述过流缺口(52)交错设置。

4.根据权利要求3所述的电解装置，其特征在于，相邻两个所述中间电极(40)的所述过流缺口(52)相差180度。

5.根据权利要求1所述的电解装置，其特征在于，所述中间电极(40)为多个，多个所述中间电极(40)同轴且等间隔设置，相邻两个所述中间电极(40)之间的距离大于等于0.1毫米且小于等于10毫米。

6.根据权利要求5所述的电解装置，其特征在于，相邻两个所述中间电极(40)之间的距离大于等于0.2毫米且小于等于5毫米。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电解装置，其特征在于，所述电解装置还包括至少一个连接件，所述连接件依次穿过所述第一电极板(20)的定位孔(51)、所述中间电极(40)的定位孔(51)和所述第二电极板(30)的定位孔(51)，将所述第一电极板(20)、所述中间电极(40)和所述第二电极板(30)连接。

8.根据权利要求7所述的电解装置，其特征在于，所述连接件包括支撑杆(60)、至少一个垫片(61)和锁紧装置(62)，所述支撑杆(60)依次穿过所述第一电极板(20)的定位孔(51)、所述中间电极(40)的定位孔(51)和所述第二电极板(30)的定位孔(51)，所述锁紧装置(62)设置在所述支撑杆(60)靠近所述第一电极(21)的一端；其中，

所述第一电极板(20)与所述中间电极(40)之间设置有所述垫片(61)；和/或

相邻两个所述中间电极(40)之间设置有所述垫片(61)；和/或

所述中间电极(40)与所述第二电极(31)之间设置有所述垫片(61)。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的电解装置，其特征在于，所述电解装置还包括：

调温夹套(70)，所述调温夹套(70)设置在所述筒体(10)的外侧壁；和/或

支架(13)，且所述筒体(10)的外侧壁还设置有支座，所述筒体(10)通过所述支座固定在所述支架(13)上。

10.一种电解系统，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的电解装置，所述电解系统还包括：

电源(80)，所述电源(80)分别与所述电解装置的第一电极(21)和第二电极(31)连接；

接收装置(90)，所述接收装置(90)具有接收口(91)，所述接收口(91)与所述电解装置的筒体(10)的出料口(12)连接。

11.根据权利要求10所述的电解系统，其特征在于，

所述接收装置(90)还具有排出口(92)，所述排出口(92)与所述筒体(10)的进料口(11)连接，使所述接收装置(90)中的反应物能够循环电解；或

所述电解系统还包括原料罐(100)，所述原料罐(100)与所述筒体(10)的进料口(11)连接，以为所述筒体(10)提供反应物。

12.根据权利要求10或11所述的电解系统，其特征在于，所述电解系统包括多个所述电解装置，多个所述电解装置串联或并联。

13.根据权利要求10或11所述的电解系统，其特征在于，所述电解系统还包括：

温度传感器(200)，所述温度传感器(200)设置在所述筒体(10)上；

压力传感器(300)，所述压力传感器(300)设置在所述筒体(10)上；

流量表(400)，所述流量表(400)设置在所述筒体(10)的进料口(11)处，以监测进入所述筒体(10)的反应物或反应原料的流量；

输送泵(500)，所述输送泵(500)与所述流量表(400)远离所述进料口(11)的一端连接；

PLC控制装置(600)，所述PLC控制装置(600)的检测端分别与所述温度传感器(200)、所述压力传感器(300)、所述流量表(400)连接，所述PLC控制装置(600)的控制端与所述输送泵(500)连接。