CN111118535A - 电解次氯酸钠发生器专用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电解次氯酸钠发生器专用系统，包括依次相连的软水器、稀释系统以及电解槽；稀释系统包括文丘里管，文丘里管的动力入口通过第一导管连接软水器，文丘里管的动力出口通过第三导管连接电解槽的入口，文丘里管的吸入口通过第二导管连接原料液储罐；电解槽的出口通过第四导管连接次氯酸钠溶液储罐。电解次氯酸钠发生器专用系统采用文丘里管取代现有的计量泵，降低了成本，且使稀释精度易于控制。

Description

电解次氯酸钠发生器专用系统

技术领域

本发明涉及消毒液制备领域，特别涉及电解次氯酸钠发生器专用系统。

背景技术

次氯酸钠溶液制备工艺中，先将饱和食盐水用软化水稀释至3％-5％后，将稀释后的食盐水通入到次氯酸钠电解槽中电解制取次氯酸钠容易。现有的次氯酸钠制备系统的缺点是：采用计量泵稀释饱和食盐水，成本较高，稀释精度不易控制；排氢过程中，存在氢气外溢到车间的风险；在电解过程中，电解液和电极板发热升温，不能有效冷却；次氯酸钠电解槽制得的次氯酸钠溶液中，存在部分氯气未与氢氧化钠反应，导致次氯酸钠收率低。

发明内容

为了解决现有技术的一个或多个问题，根据本发明的一个方面，提供一种电解次氯酸钠发生器专用系统，包括依次相连的软水器、稀释系统以及电解槽；稀释系统包括文丘里管，文丘里管的动力入口通过第一导管连接软水器，文丘里管的动力出口通过第三导管连通电解槽，文丘里管的吸入口通过第二导管连接原料液储罐；电解槽的出口通过第四导管连接次氯酸钠溶液储罐。

本实施方式的有益效果是：文丘里管成本低，稀释精度易于控制。

在一些实施方式中，稀释系统还包括支管，第一导管上设有第一控制阀，第二导管上设有第二控制阀，支管的一端连通第一导管且连接位置位于第一控制阀的上游，支管的另一端连通第三导管，支管上连接第三控制阀，第一导管上还设有流量调节阀，流量调节阀位于第一导管与支管相连位置的上游。通过三个控制阀控制吸入和稀释原料液。当第三控制阀关闭同时第一控制阀和第二控制阀开启时，文丘里管吸入原料液；当第三控制阀开启同时第一控制阀和第二控制阀关闭时，对原料液进行稀释。

在一些实施方式中，还包括次氯酸钠制备装置，次氯酸钠制备装置包括箱体、电解槽、排氢罐、进液管、输液管、出液管、输气管、排气管以及第一无油风机，箱体形成了密封的空间，该空间内设有电解槽和排氢罐，进液管、电解槽、输液管、排氢罐和出液管依次连通，进液管和出液管分别延伸至箱体外，排气管的一端与排氢罐连通，排气管的另一端延伸到箱体外，输气管将排氢罐与空间连通，第一无油风机用于向空间内提供空气。次氯酸钠制取全流程排氢，提高了设备的安全性。

在一些实施方式中，电解槽内设有至少一个管束，管束包括设置在电解槽内的多根冷却水管和连接在冷却水管两端的管接头，两个管接头分别固定在电解槽的两个相对的壁上，管接头具有向着电解槽外开放的通道，冷却水管与通道连通。向管束中通入冷却水，能够对电解槽内的稀盐水和电极板降温。

在一些实施方式中，管接头上设有多个与通道连通的孔，冷却水管插入孔中，冷却水管的外表面与孔的内表面之间焊接相连。通过焊接将冷却水管的端部固定在孔中，既能牢固地将冷却水管与管接头连接，又能保持冷却水管外表面与孔内表面之间密封。

在一些实施方式中，管接头包括第一部分和与第一部分相连的第二部分，冷却水管与第一部分连接，第一部分抵在槽体的内壁上并挤压设置在第一部分与槽体的内壁之间的密封圈，第二部分伸出槽体外并与螺母螺纹连接。

在一些实施方式中，管接头和冷却水管的材质为聚四氟乙烯。聚四氟乙烯耐腐蚀性能优异。

在一些实施方式中，电解槽内具有电极板，电极板上设有多个贯穿电极板的自由孔。本实施方式有利于增加电流密度，提高电解效率。

在一些实施方式中，电解槽的出口通过第四导管连接次氯酸钠溶液储罐，次氯酸钠溶液储罐包括罐体，罐体的内底部设有曝气装置，曝气装置与第二进气管连接，第二进气管伸出罐体外并与设置在罐体外的第二无油风机连接，罐体的顶部设有排气口。第二无油风机用于向曝气装置内鼓入空气，通过曝气装置产生许多细小气泡，促使罐体内的次氯酸钠溶液搅动，进而促进了次氯酸钠溶液中的氯气与氢氧化钠继续反应，提高了次氯酸钠溶液的浓度。

在一些实施方式中，第二无油风机用于向罐体内鼓入空气，气液比为(0.5-1)：1。本实施方式能够取得良好的次氯酸钠溶液浓度提升效果。

附图说明

图1为本发明一实施例所提供的电解次氯酸钠发生器专用系统的结构示意图。

图2为图1所示实施例中的稀释系统示意图。

图3为本发明一实施例中的次氯酸钠制备装置示意图。

图4为本发明一实施例中的电解槽示意图。

图5为本发明一实施例中的管接头与电解槽连接示意图。

图6为本发明一实施例中的次氯酸钠储罐的示意图。

图7为本发明一实施例中的次氯酸钠储罐俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1和图2，电解次氯酸钠发生器专用系统包括软水器100、稀释系统200以及次氯酸钠制备装置300和原料液储罐500，其中软水器100、稀释系统200以及次氯酸钠制备装置300依次相连，稀释系统200还与原料液储罐500相连。具体而言，稀释系统200包括文丘里管201，文丘里管201的动力入口202通过第一导管601连接软水器100，文丘里管201的动力出口203通过第三导管603连接次氯酸钠制备装置300的入口，文丘里管201的吸入口204通过第二导管602连接原料液储罐500。

本公开的电解次氯酸钠发生器专用系统的工作原理是软水器100生成的软化水经第一导管601入文丘里管201，通过文丘里管201从原料液储罐500吸取和稀释原料液，次氯酸钠制备装置300用于电解稀释后的原料液。相比于现有的计量泵加料方式，本公开采用的文丘里管201成本低，稀释精度易于控制。

电解次氯酸钠发生器专用系统可采用控制器(图中未示出)进行控制，所述控制器可选地为PLC控制器。

一般而言，原料液为饱和食盐水(室温浓度为26.5％)，次氯酸钠制备装置300所需的电解液浓度为3-5％。稀释系统200用于将原料液饱和食盐水稀释为稀盐水。请参考图2，稀释系统200还包括支管604，第一导管601上设有第一控制阀701，第二导管602上设有第二控制阀702，支管604的一端连通第一导管601且连接位置位于第一控制阀701的上游，支管604的另一端连通第三导管603，支管604上连接第三控制阀703。第一导管601上还设有流量调节阀704，流量调节阀704位于第一导管601与支管604相连位置的上游，用于调节管路中的软化水流量。第一控制阀701、第二控制阀702、第三控制阀703和流量调节阀704均与控制器连接，控制器用于控制它们工作。三个控制阀有两种工作模式，第一种工作模式是第一控制阀701和第二控制阀702开启同时第三控制阀703关闭，第二种工作模式是第一控制阀701和第二控制阀702关闭同时第三控制阀703开启。控制器控制三个阀在第一种工作模式和第二种工作模式之间循环切换。在第一种工作模式下，控制软化水以第一设定流量Q₁从文丘里管201动力入口202进入，此时文丘里管201自动从原料液储罐500吸取定量的原料液，软化水和原料液混合后进入第三导管603；经过第一设定时长t₁后，控制器立即将控制阀工作模式切换为第二工作模式，控制软化水以第二设定流量Q₂经支管604进入第三导管603，稀释原料液。经过第二设定时长t₂后，控制器将控制阀的工作模式切换为第一工作模式，如此循环。

根据伯努利方程和连续方程，第一设定流量Q₁、原料液吸入流量Q₀、吸入口204压力、动力出入口压力以及文丘里管201结构参数等满足以下关系：

其中，P₃为文丘里管201吸入口204压力，Q₀为吸入流量，Q₁为第一设定流量，C₁为前倾角阻力系数，C为后倾角阻力系数，d₁为文丘里管201喉部直径，d₂为文丘里管201主管直径，K₂为文丘里管201总阻力参数，γ为流体密度，ΔP为前后压力差。在第一设定流量Q₁、吸入口204压力、动力出入口压力差、文丘里管201结构参数已知的情况下，原料液吸入流量也是确定的。

原料液稀释后的浓度满足满足以下关系式：

其中，w₁为原料液的浓度，w₂为原料液稀释后的浓度，Q₀为原料液吸入流量，ρ₁为原料液的密度，ρ₂为原料液稀释后的密度。

关系式(1)揭示了第一设定流量Q₁和原料液吸入流量Q₀之间的关系，关系式(2)揭示了第一设定流量Q₁、第二设定流量Q₂、第一设定时长t₁以及第二设定时长t₂之间的关系。由于第一设定流量Q₁、第一设定时长t₁、第二设定流量Q₂和第二设定时长t₂是可调的，即单次稀释量可调，因此有利于控制稀释精度。可选地，第一设定流量Q₁设为0-500L/h(不包括0)，第二设定流量Q₂设为0-3000L/h(不包括0)，第一设定时长t₁设为0-20s(不包括0)，第二设定时长t₂设为0-30s(不包括0)。

本公开的稀释系统和稀释方法基于文丘里管，具有成本低和节能的优点。由于第一设定流量Q₁、第一设定时长t₁、第二设定流量Q₂和第二设定时长t₂是可调的，即单次稀释量可调，因此有利于控制稀释精度。

请参考图3，次氯酸钠制备装置300包括箱体301、电解槽302、排氢罐303、进液管304、输液管305、出液管306、输气管307、排气管308以及第一无油风机309，箱体301形成了密封的空间310，该空间310内设有电解槽302和排氢罐303，进液管304、电解槽302、输液管305、排氢罐303和出液管306依次连通，进液管304和出液管306分别延伸至箱体301外，排气管308的一端与排氢罐303连通，排气管308的另一端延伸到箱体301外，输气管307将排氢罐303与空间310连通，输气管307的入口位于排氢罐303的下方，第一无油风机309用于向空间310内提供空气。

请继续参考图3，箱体301形成的密封空间310内设有电解槽302和排氢罐303。进液管304、电解槽302、输液管305、排氢罐303和出液管306依次连通，形成钠盐溶液的流动通路。进液管304的一端与电解槽302连通，另一端作为次氯酸钠制备装置300的入口与第三导管603连接，使第三导管603与电解槽302连通。进液管304与箱体301接驳位置密封。出液管306一端与排氢罐303连通，另一端作为次氯酸钠制备装置300的出口，出液管306与箱体301接驳位置密封。排气管308的一端与排氢罐303连通，另一端延伸至箱体301外，且排气管308与箱体301接驳位置密封。

稀释后的原料液从进液管304进入电解槽302，电解后的次氯酸钠溶液和氢气的液气混合物通过输液管305进入排氢罐303。排氢罐303内的空间分为两部分，分别被次氯酸钠溶液和位于次氯酸钠溶液液面上方的空气所占据。当气液混合物进入排氢罐303后，氢气扩散到次氯酸钠溶液液面上方，产物次氯酸钠溶液可从出液管306排出。第一无油风机309连续向空间310内输送空气，空间310内的气压大于排氢罐303气压，空间310内的空气通过输气管307进入排氢罐303而稀释排氢罐303内的氢气浓度，使排氢罐303内氢气浓度低于爆炸极限。排氢罐303内的空气通过排气管308排出，其中排气管308可连接外部管道，通过该外部管道将含氢空气高空排放。

稀释后的原料液从进液管304进入次氯酸钠制备装置300，产物次氯酸钠溶液从出液管306输出，电解等中间过程在密封的箱体301中进行，对于次氯酸钠制备装置300制备次氯酸钠过程产生的可能进入空间的氢气被密封在空间310中，避免了氢气直接进入车间环境，提高了安全性。第一无油风机309鼓入的空气置换空间310内的空气，氢气在空间310内被空气稀释至爆炸极限以下，并通过输气管307进入排氢罐303，随后从排气管308排放。

出液管306与排氢罐303连接位置低于排氢罐303内次氯酸钠溶液液面，排气管308与排氢罐303连接位置高于排氢罐303内次氯酸钠溶液液面。优选地，出液管306连接于排氢罐303的底部，排气管308连接于排氢罐303的顶部，便于次氯酸钠溶液和空气的排出。输气管307连接于排氢罐303的顶部，空气进入排氢罐303后与排氢罐303内的气体混合，迅速从排气管308排出。输气管307的入口位于排氢罐303的下方，因为氢气的密度小，输气管307的入口位于下方，可防止氢气倒流。

在一些实施方式中，第一无油风机309设置在箱体301外部，例如固定在箱体301的顶部，无油风机的出风口连接第一进气管311，第一进气管311延伸至空间310内，第一无油风机309吹出的风通过第一进气管311导入到空间310内。第一进气管311与箱体301接驳位置密封，防止气体泄漏。优选地，第一进气管311的出口与输气管307入口之间保留较大距离，有利于从第一进气管311新进的空气与空间310内的空气混合后再进入输气管307，避免了空气进入空间310后很快进入输气管307。

请参考图4和图5，电解槽302内设有至少一个管束312，管束312包括设置在电解槽302内的多根冷却水管313和连接在冷却水管313两端的管接头314，两个管接头314分别固定在电解槽302的两个相对的壁上，管接头314具有向着电解槽302外开放的通道315，冷却水管313与通道315连通。管束312浸入到电解槽302内的稀盐水中，冷却水从其中一个管接头314的通道315进入冷却水管313，再从另一个管接头314的通道315流出，对稀盐水和电极板降温。优选地，冷却水管313和管接头314的材质为聚四氟乙烯，这种材料具有耐腐蚀的优点。

管接头314包括第一部分316和与第一部分316相连的第二部分317，第一部分316设有多个孔318，第二部分317设有通道315，孔318与通道315连通。冷却水管313端部插入孔318中，冷却水管313的外表面与孔的内表面之间焊接，例如采用热风焊接的方法将冷却水管313的端部固定在孔318中，且保持冷却水管313外表面与孔318内表面之间密封。

第一部分316抵在电解槽302的内壁上并挤压设置在第一部分316与电解槽302的内壁之间的密封圈319，第二部分317伸出电解槽302外并与螺母320螺纹连接。请继续参考图5，第一部分316的截面尺寸大于第二部分317的截面尺寸，因此在第一部分316上形成一个台阶面321。举例而言，第一部分316和第二部分317的外形呈圆柱状，第一部分316的外径大于第二部分317的外径。第一部分316的台阶面与电解槽302的内壁相对，台阶面321与电解槽302的内壁之间设有密封圈319，第一部分316设置在电解槽302内且抵在其内壁上，并挤压密封圈319而保证管接头314与电解槽302的壁连接位置的密封性。在电解槽302的壁上设有通孔，第二部分317穿过该通孔伸出槽外。第二部分317的外壁螺纹连接一个螺母320，通过该螺母320将管接头314锁固在槽壁上，并使第一部分316挤压密封圈319，保证了密封效果。

请继续参考图4，电解槽302内设有电极板321，电极板321上设有多个贯穿电极板321的自由孔322，有利于增加电流密度，提高电解效率。可选地，自由孔322的形状可以为菱形、正方形、长方形、圆形等。

请参考图6，在一些实施方式中，电解次氯酸钠发生器专用系统还包括次氯酸钠溶液储罐400，次氯酸钠制备装置300的出口通过第四导管605连接次氯酸钠溶液储罐400。次氯酸钠制备装置300生成的次氯酸钠溶液进入次氯酸钠溶液储罐400待用。次氯酸钠溶液储罐400包括罐体401，罐体401的上部设有一个入液口402，罐体400的下部设有一个出液口403。入液口402连接第四导管605，次氯酸钠溶液从入液口402进入罐体401。罐体401材质为PE、HDPE或FPR等，这些材质具有高强度、耐酸碱盐腐蚀、防紫外线以及轻便等特点。

罐体401的内底部设有曝气装置404，曝气装置404与第二进气管405连接，该第二进气管405伸出罐体401外，并与设置在罐体401外的第二无油风机406连接，罐体401的顶部设有排气口407。第二无油风机406用于向曝气装置404内鼓入空气，通过曝气装置404产生许多细小气泡，促使罐体401内的次氯酸钠溶液搅动，进而促进了次氯酸钠溶液中的氯气与氢氧化钠继续反应，提高了次氯酸钠溶液的浓度。空气泡在次氯酸钠溶液中上浮，最终经由排气口407排出罐体401。第二无油风机406的风量按照气液比(0.5-1):1进行设定，即在次氯酸钠溶液内气泡体积与溶液体积的比为(0.5-1):1，此时能够取得良好的次氯酸钠溶液浓度提升效果。本公开的实施例所提供的次氯酸钠溶液储罐400能够将次氯酸钠溶液提升2％-20％。

请参考图7，曝气装置404包括一个主管408和多个曝气支管409，第二进气管405与主管408连通，曝气支管409沿水平方向延伸，曝气支管409的端部封闭，曝气支管409的管壁上设有多个曝气孔410。曝气支管409垂直于主管408水平延伸，多个曝气支管409平行等间距地布置在罐体401的内底部，曝气支管409的管壁上沿曝气支管409轴向均布多个朝上的曝气孔410。主管408与每根曝气支管409连通，用于将空气导入曝气支管409。曝气装置404以及第二进气管405选用耐腐蚀的塑料制成，例如PE、HDPE等，但并不限于所列举的材料。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.电解次氯酸钠发生器专用系统，其特征在于，包括依次相连的软水器、稀释系统和电解槽；

所述稀释系统包括文丘里管，所述文丘里管的动力入口通过第一导管连接所述软水器，所述文丘里管的动力出口通过第三导管连通所述电解槽，所述文丘里管的吸入口通过第二导管连接原料液储罐。

2.根据权利要求1所述的电解次氯酸钠发生器专用系统，其特征在于，所述稀释系统还包括支管，所述第一导管上设有第一控制阀，所述第二导管上设有第二控制阀，所述支管的一端连通第一导管且连接位置位于所述第一控制阀的上游，所述支管的另一端连通所述第三导管，所述支管上连接第三控制阀，所述第一导管上还设有流量调节阀，所述流量调节阀位于所述第一导管与所述支管相连位置的上游。

3.根据权利要求1或2所述的电解次氯酸钠发生器专用系统，其特征在于，还包括次氯酸钠制备装置，所述次氯酸钠制备装置包括箱体、所述电解槽、排氢罐、进液管、输液管、出液管、输气管、排气管以及第一无油风机，所述箱体形成了密封的空间，该空间内设有所述电解槽和排氢罐，所述进液管、电解槽、输液管、排氢罐和出液管依次连通，进液管和出液管分别延伸至箱体外，所述排气管的一端与排氢罐连通，排气管的另一端延伸到箱体外，输气管将排氢罐与空间连通，所述第一无油风机用于向空间内提供空气。

4.根据权利要求1或2所述的电解次氯酸钠发生器专用系统，其特征在于，所述电解槽内设有至少一个管束，所述管束包括设置在所述电解槽内的多根冷却水管和连接在所述冷却水管两端的管接头，两个所述管接头分别固定在电解槽的两个相对的壁上，所述管接头具有向着电解槽外开放的通道，所述冷却水管与所述通道连通。

5.根据权利要求4所述的电解次氯酸钠发生器专用系统，其特征在于，所述管接头上设有多个与所述通道连通的孔，所述冷却水管插入所述孔中，所述冷却水管的外表面与所述孔的内表面之间焊接相连。

6.根据权利要求4所述的电解次氯酸钠发生器专用系统，其特征在于，所述管接头包括第一部分和与所述第一部分相连的第二部分，所述冷却水管与所述第一部分连接，所述第一部分抵在所述槽体的内壁上并挤压设置在所述第一部分与所述槽体的内壁之间的密封圈，所述第二部分伸出槽体外并与螺母螺纹连接。

7.根据权利要求4-6任一项所述的电解次氯酸钠发生器专用系统，其特征在于，所述管接头和冷却水管的材质为聚四氟乙烯。

8.根据权利要求1或2所述的电解次氯酸钠发生器专用系统，其特征在于，所述电解槽内具有电极板，所述电极板上设有多个贯穿电极板的自由孔。

9.根据权利要求1或2所述的电解次氯酸钠发生器专用系统，其特征在于，所述电解槽的出口通过第四导管连接次氯酸钠溶液储罐，所述次氯酸钠溶液储罐包括罐体，所述罐体的内底部设有曝气装置，所述曝气装置与第二进气管连接，所述第二进气管伸出所述罐体外并与设置在所述罐体外的第二无油风机连接，所述罐体的顶部设有排气口。

10.根据权利要求9所述的电解次氯酸钠发生器专用系统，其特征在于，所述第二无油风机用于向所述罐体内鼓入空气，气液比为(0.5-1)：1。

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