CN114592206A - 离子膜电解系统、电解制氢制备烧碱和盐酸的系统及方法 - Google Patents
离子膜电解系统、电解制氢制备烧碱和盐酸的系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114592206A CN114592206A CN202210327206.XA CN202210327206A CN114592206A CN 114592206 A CN114592206 A CN 114592206A CN 202210327206 A CN202210327206 A CN 202210327206A CN 114592206 A CN114592206 A CN 114592206A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- caustic soda
- hydrochloric acid
- hydrogen
- exchange membrane
- sodium chloride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 321
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 189
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 title claims abstract description 107
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 81
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 78
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 121
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 83
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims abstract description 50
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 49
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 49
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 45
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 22
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 34
- 238000007670 refining Methods 0.000 claims description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 74
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 5
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 hydroxide ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B9/00—Cells or assemblies of cells; Constructional parts of cells; Assemblies of constructional parts, e.g. electrode-diaphragm assemblies; Process-related cell features
- C25B9/17—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof
- C25B9/19—Cells comprising dimensionally-stable non-movable electrodes; Assemblies of constructional parts thereof with diaphragms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/14—Alkali metal compounds
- C25B1/16—Hydroxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/24—Halogens or compounds thereof
- C25B1/26—Chlorine; Compounds thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
Abstract
本发明公开了一种离子膜电解系统、电解制氢制备烧碱和盐酸的系统及方法,包括负极、烧碱制备阳离子交换膜、阴离子交换膜、盐酸制备阳离子交换膜及正极,其中,负极、烧碱制备阳离子交换膜、阴离子交换膜、盐酸制备阳离子交换膜及正极依次设置,其中,负极与烧碱制备阳离子交换膜之间形成烧碱和氢气制备通道;烧碱制备阳离子交换膜与阴离子交换膜之间形成氯化钠溶液交换通道;阴离子交换膜与盐酸制备阳离子交换膜之间形成盐酸制备通道;盐酸制备阳离子交换膜与正极之间形成氧气制备通道,该系统及方法能够实现制氢储能,制备高纯度烧碱,同时生成盐酸及氧气。
Description
技术领域
本发明属于高新技术改造传统产业领域,涉及一种离子膜电解系统、电解制氢制备烧碱和盐酸的系统及方法。
背景技术
新能源发电与电解水制氢耦合发展是未来的能源发展方向,然而离子膜电解盐水的工艺始终没有突破性的发展,能否在离子膜电解盐水的同时生产其他具有附加值的产物值得进行深入研究。离子膜法制备烧碱的工艺通过将精制的氯化钠溶液通入正极室,氯离子被还原为氯气,钠离子透过阳离子交换膜进入负极室,与氢氧根离子生产烧碱,负极室同时生成氢气,该方法既能生成氢气同时也能产生烧碱,然而产生的氯气很难处理,不能作为废气直接排放,往往采用将生产的氢气在氯气中燃烧产生氯化氢气体,再将氯化氢气体通入水中制备盐酸,该方法虽然生成了盐酸,但是浪费了电解产生的氢气,氢气燃烧过程中其蕴含的能量也转化为热能释放,技术还有很大的优化空间。
对电解水制氢技术和离子膜法电解制烧碱技术进行交叉融通,研究一种既能生成氢气储能又能产生高附加值产品(烧碱、盐酸、氧气)的技术具有重要的理论及应用价值。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种离子膜电解系统、电解制氢制备烧碱和盐酸的系统及方法,该系统及方法能够实现制氢储能,制备高纯度烧碱,同时生成盐酸及氧气。
为达到上述目的,本发明所述的离子膜电解系统包括负极、烧碱制备阳离子交换膜、阴离子交换膜、盐酸制备阳离子交换膜及正极,其中,负极、烧碱制备阳离子交换膜、阴离子交换膜、盐酸制备阳离子交换膜及正极依次设置,其中,负极与烧碱制备阳离子交换膜之间形成烧碱和氢气制备通道;烧碱制备阳离子交换膜与阴离子交换膜之间形成氯化钠溶液交换通道;阴离子交换膜与盐酸制备阳离子交换膜之间形成盐酸制备通道;盐酸制备阳离子交换膜与正极之间形成氧气制备通道。
本发明所述的电解制氢制备烧碱和盐酸的系统包括电源、原料加入系统以及离子膜电解系统;
其中,所述原料加入系统包括饱和氯化钠溶液精制装置、氢气和烧碱制备的除盐水加入装置、饱和氯化钠溶液加入装置、盐酸制备的除盐水加入装置以及氧气制备的除盐水加入装置;
电源与负极及正极相连接;
氢气和烧碱制备的除盐水加入装置的出口与烧碱和氢气制备通道的入口相连通;
饱和氯化钠溶液加入装置与氯化钠溶液交换通道的入口相连通;
盐酸制备的除盐水加入装置的出口与盐酸制备通道的入口相连通;
氧气制备的除盐水加入装置的出口与氧气制备通道的入口相连通。
还包括产品收集处理系统,产品收集处理系统包括氢气收集处理装置、烧碱溶液收集装置、氯化钠稀溶液收集处理装置、盐酸溶液收集装置以及氧气收集处理装置;
烧碱和氢气制备通道的气体出口与氢气收集处理装置相连通,烧碱和氢气制备通道的液体出口与烧碱溶液收集装置相连通;
氯化钠溶液交换通道的出口与氯化钠稀溶液收集处理装置的入口相连通;
盐酸制备通道的出口与盐酸溶液收集装置的入口相连通;
氧气制备通道的出口与氧气收集处理装置相连通。
氯化钠稀溶液收集处理装置的出口与饱和氯化钠溶液加入装置的入口相连通。
氯化钠稀溶液收集处理装置的出口与饱和氯化钠溶液加入装置通过饱和氯化钠溶液精制装置相连通。
本发明所述的电解制氢制备烧碱和盐酸的方法包括以下步骤:
通过氢气和烧碱制备的除盐水加入装置向烧碱和氢气制备通道内通入除盐水;通过饱和氯化钠溶液加入装置向氯化钠溶液交换通道内通入饱和氯化钠溶液;通过盐酸制备的除盐水加入装置向盐酸制备通道内通入除盐水;通过氧气制备的除盐水加入装置向氧气制备通道内通入除盐水;
烧碱和氢气制备通道内的除盐水在负极处发生还原反应,H+被还原成氢气,并进入氢气收集处理装置中,同时生成OH-,氯化钠溶液交换通道内的Na+透过烧碱制备阳离子交换膜进入烧碱和氢气制备通道,其中,在烧碱和氢气制备通道中OH-和Na+转化为烧碱溶液,并进入烧碱溶液收集装置;
氧气制备通道内的除盐水在正极处发生氧化反应,OH-被氧化成氧气,并进入氧气收集处理装置中,同时生成H+,受负极的电场影响,H+透过盐酸制备阳离子交换膜进入盐酸制备通道;
氯化钠溶液交换通道内的Cl-透过阴离子交换膜进入盐酸制备通道中,Cl-与氧气制备通道透过来的H+转化为盐酸溶液,并进入盐酸溶液收集装置中;
氯化钠稀溶液收集处理装置收集经过烧碱制备阳离子交换膜及阴离子交换膜交换后的氯化钠稀溶液。
接入电流的密度为3.0kA/m2~9.0kA/m2。
除盐水的通入量与电流的密度成正比例关系。
本发明具有以下有益效果:
本发明所述的离子膜电解系统、电解制氢制备烧碱和盐酸的系统及方法在具体操作时,负极与烧碱制备阳离子交换膜之间形成烧碱和氢气制备通道;烧碱制备阳离子交换膜与阴离子交换膜之间形成氯化钠溶液交换通道;阴离子交换膜与盐酸制备阳离子交换膜之间形成盐酸制备通道;盐酸制备阳离子交换膜与正极之间形成氧气制备通道,通过向烧碱和氢气制备通道内、盐酸制备通道内及氧气制备通道内通入除盐水,同时向氯化钠溶液交换通道内通入饱和氯化钠溶液,以生成烧碱、氢气、氧气及盐酸,改变电解水制氢的技术,在制氢储能的同时制备高纯度的烧碱和盐酸。同时改变离子膜法制备烧碱的技术,不需要再处理生成的氯气或者将生成的氢气在氯气中燃烧生成氯化氢气体,在制备高纯度烧碱的同时制氢储能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中,1为饱和氯化钠溶液精制装置、2为氢气和烧碱制备的除盐水加入装置、3为饱和氯化钠溶液加入装置、4为盐酸制备的除盐水加入装置、5为氧气制备的除盐水加入装置、6为负极、7为烧碱制备阳离子交换膜、8为阴离子交换膜、9为盐酸制备阳离子交换膜、10为正极、11为氢气收集处理装置、12为烧碱溶液收集装置、13为氯化钠稀溶液收集处理装置、14为盐酸溶液收集装置、15为氧气收集处理装置。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,不是全部的实施例,而并非要限制本发明公开的范围。此外,在以下说明中,省略了对公知结构和技术的描述,以避免不必要的混淆本发明公开的概念。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。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的,其中为了清楚表达的目的,放大了某些细节,并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的,实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差,并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
实施例一
参考图1,本发明所述离子膜电解系统包括壳体以及设置于壳体内的负极6、烧碱制备阳离子交换膜7、阴离子交换膜8、盐酸制备阳离子交换膜9及正极10,其中,负极6、烧碱制备阳离子交换膜7、阴离子交换膜8、盐酸制备阳离子交换膜9及正极10依次设置,其中,负极6与烧碱制备阳离子交换膜7之间形成烧碱和氢气制备通道;烧碱制备阳离子交换膜7与阴离子交换膜8之间形成氯化钠溶液交换通道;阴离子交换膜8与盐酸制备阳离子交换膜9之间形成盐酸制备通道;盐酸制备阳离子交换膜9与正极10之间形成氧气制备通道。
实施例二
参考图1,本发明所述的电解制氢制备烧碱和盐酸的系统包括原料加入系统、离子膜电解系统以及产品收集处理系统;
所述原料加入系统包括饱和氯化钠溶液精制装置1、氢气和烧碱制备的除盐水加入装置2、饱和氯化钠溶液加入装置3、盐酸制备的除盐水加入装置4以及氧气制备的除盐水加入装置5;
所述产品收集处理系统包括氢气收集处理装置11、烧碱溶液收集装置12、氯化钠稀溶液收集处理装置13、盐酸溶液收集装置14以及氧气收集处理装置15;
氢气和烧碱制备的除盐水加入装置2的出口与烧碱和氢气制备通道的入口相连通,烧碱和氢气制备通道的气体出口与氢气收集处理装置11相连通,烧碱和氢气制备通道的液体出口与烧碱溶液收集装置12相连通;
饱和氯化钠溶液加入装置3与氯化钠溶液交换通道的入口相连通,氯化钠溶液交换通道的出口与氯化钠稀溶液收集处理装置13的入口相连通。
盐酸制备的除盐水加入装置4的出口与盐酸制备通道的入口相连通,盐酸制备通道的出口与盐酸溶液收集装置14的入口相连通。
氧气制备的除盐水加入装置5的出口与氧气制备通道的入口相连通,氧气制备通道的出口与氧气收集处理装置15相连通;
氯化钠稀溶液收集处理装置13的出口经饱和氯化钠溶液精制装置1与饱和氯化钠溶液加入装置3的入口相连通,其中,通过饱和氯化钠溶液精制装置1实现对氯化钠溶液的提纯,减少杂质离子对烧碱和盐酸纯度的影响,同时在其入口处添加氯化钠晶体,以增加氯化钠溶液的浓度。
通过氢气和烧碱制备的除盐水加入装置2、盐酸制备的除盐水加入装置4及氧气制备的除盐水加入装置5分别加入除盐水,其中,除盐水的通入量与电流的密度成正比例关系。
通过饱和氯化钠溶液加入装置3通入饱和氯化钠溶液,其中,饱和氯化钠的通入量与电流的密度成正比例关系。
烧碱制备阳离子交换膜7及盐酸制备阳离子交换膜9仅能通过阳离子;阴离子交换膜8仅能通过阴离子。
氢气收集处理装置11及氧气收集处理装置15分别收集负极6及正极10生产的湿氢气及湿氧气,并对其进行干燥及压缩;烧碱溶液收集装置12及盐酸溶液收集装置14分别收集生产的烧碱及盐酸溶液;氯化钠稀溶液收集处理装置13收集经过烧碱制备阳离子交换膜7及阴离子交换膜8交换后的氯化钠稀溶液,并输送至饱和氯化钠溶液精制装置1中。
实施例三
参考图1,本发明所述的电解制氢制备烧碱和盐酸的方法包括以下步骤:
通电控制电流密度在3.0kA/m2~9.0kA/m2;
通过氢气和烧碱制备的除盐水加入装置2向烧碱和氢气制备通道内通入除盐水;
通过饱和氯化钠溶液加入装置3向氯化钠溶液交换通道内通入饱和氯化钠溶液。
通过盐酸制备的除盐水加入装置4向盐酸制备通道内通入除盐水;
通过氧气制备的除盐水加入装置5向氧气制备通道内通入除盐水;
烧碱和氢气制备通道内的除盐水在负极6处发生还原反应,H+被还原成氢气,并进入氢气收集处理装置11中,同时生成大量OH-,氯化钠溶液交换通道内的Na+透过烧碱制备阳离子交换膜7进入烧碱和氢气制备通道,等量的OH-和Na+转化为烧碱溶液,并进入烧碱溶液收集装置12。
氧气制备通道内的除盐水在正极10处发生氧化反应,OH-被氧化成氧气,并进入氧气收集处理装置15中,同时生成大量的H+,受负极6的电场影响,H+透过盐酸制备阳离子交换膜9进入盐酸制备通道。
氯化钠溶液交换通道内的Cl-透过阴离子交换膜8进入盐酸制备通道中,等量的Cl-与氧气制备通道透过来的H+转化为盐酸溶液,并进入盐酸溶液收集装置14中。
Claims (8)
1.一种离子膜电解系统,其特征在于,包括负极(6)、烧碱制备阳离子交换膜(7)、阴离子交换膜(8)、盐酸制备阳离子交换膜(9)及正极(10),其中,负极(6)、烧碱制备阳离子交换膜(7)、阴离子交换膜(8)、盐酸制备阳离子交换膜(9)及正极(10)依次设置,其中,负极(6)与烧碱制备阳离子交换膜(7)之间形成烧碱和氢气制备通道;烧碱制备阳离子交换膜(7)与阴离子交换膜(8)之间形成氯化钠溶液交换通道;阴离子交换膜(8)与盐酸制备阳离子交换膜(9)之间形成盐酸制备通道;盐酸制备阳离子交换膜(9)与正极(10)之间形成氧气制备通道。
2.一种电解制氢制备烧碱和盐酸的系统,其特征在于,包括电源、原料加入系统以及权利要求(1)所述的离子膜电解系统;
其中,所述原料加入系统包括饱和氯化钠溶液精制装置(1)、氢气和烧碱制备的除盐水加入装置(2)、饱和氯化钠溶液加入装置(3)、盐酸制备的除盐水加入装置(4)以及氧气制备的除盐水加入装置(5);
电源与负极(6)及正极(10)相连接;
氢气和烧碱制备的除盐水加入装置(2)的出口与烧碱和氢气制备通道的入口相连通;
饱和氯化钠溶液加入装置(3)与氯化钠溶液交换通道的入口相连通;
盐酸制备的除盐水加入装置(4)的出口与盐酸制备通道的入口相连通;
氧气制备的除盐水加入装置(5)的出口与氧气制备通道的入口相连通。
3.根据权利要求2所述的电解制氢制备烧碱和盐酸的系统,其特征在于,还包括产品收集处理系统,产品收集处理系统包括氢气收集处理装置(11)、烧碱溶液收集装置(12)、氯化钠稀溶液收集处理装置(13)、盐酸溶液收集装置(14)以及氧气收集处理装置(15);
烧碱和氢气制备通道的气体出口与氢气收集处理装置(11)相连通,烧碱和氢气制备通道的液体出口与烧碱溶液收集装置(12)相连通;
氯化钠溶液交换通道的出口与氯化钠稀溶液收集处理装置(13)的入口相连通;
盐酸制备通道的出口与盐酸溶液收集装置(14)的入口相连通;
氧气制备通道的出口与氧气收集处理装置(15)相连通。
4.根据权利要求3所述的电解制氢制备烧碱和盐酸的系统,其特征在于,氯化钠稀溶液收集处理装置(13)的出口与饱和氯化钠溶液加入装置(3)的入口相连通。
5.根据权利要求3所述的电解制氢制备烧碱和盐酸的系统,其特征在于,氯化钠稀溶液收集处理装置(13)的出口与饱和氯化钠溶液加入装置(3)通过饱和氯化钠溶液精制装置(1)相连通。
6.一种电解制氢制备烧碱和盐酸的方法,其特征在于,基于权利要求3所述的电解制氢制备烧碱和盐酸的系统,包括以下步骤:
通过氢气和烧碱制备的除盐水加入装置(2)向烧碱和氢气制备通道内通入除盐水;通过饱和氯化钠溶液加入装置(3)向氯化钠溶液交换通道内通入饱和氯化钠溶液;通过盐酸制备的除盐水加入装置(4)向盐酸制备通道内通入除盐水;通过氧气制备的除盐水加入装置(5)向氧气制备通道内通入除盐水;
烧碱和氢气制备通道内的除盐水在负极(6)处发生还原反应,H+被还原成氢气,并进入氢气收集处理装置(11)中,同时生成OH-,氯化钠溶液交换通道内的Na+透过烧碱制备阳离子交换膜(7)进入烧碱和氢气制备通道,其中,在烧碱和氢气制备通道中OH-和Na+转化为烧碱溶液,并进入烧碱溶液收集装置(12);
氧气制备通道内的除盐水在正极(10)处发生氧化反应,OH-被氧化成氧气,并进入氧气收集处理装置(15)中,同时生成H+,受负极(6)的电场影响,H+透过盐酸制备阳离子交换膜(9)进入盐酸制备通道;
氯化钠溶液交换通道内的Cl-透过阴离子交换膜(8)进入盐酸制备通道中,Cl-与氧气制备通道透过来的H+转化为盐酸溶液,并进入盐酸溶液收集装置(14)中;
氯化钠稀溶液收集处理装置(13)收集经过烧碱制备阳离子交换膜(7)及阴离子交换膜(8)交换后的氯化钠稀溶液。
7.根据权利要求6所述的电解制氢制备烧碱和盐酸的方法,其特征在于,接入电流的密度为3.0kA/m2~9.0kA/m2。
8.根据权利要求6所述的电解制氢制备烧碱和盐酸的方法,其特征在于,除盐水的通入量与电流的密度成正比例关系。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210327206.XA CN114592206A (zh) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | 离子膜电解系统、电解制氢制备烧碱和盐酸的系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202210327206.XA CN114592206A (zh) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | 离子膜电解系统、电解制氢制备烧碱和盐酸的系统及方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114592206A true CN114592206A (zh) | 2022-06-07 |
Family
ID=81821378
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202210327206.XA Pending CN114592206A (zh) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | 离子膜电解系统、电解制氢制备烧碱和盐酸的系统及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114592206A (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0121611A2 (en) * | 1983-03-14 | 1984-10-17 | AlliedSignal Inc. | Brine acidification with simultaneous production of alkali metal hydroxide and hydrochloric acid by 3-compartment electrodialytic water splitting |
JPS63137187A (ja) * | 1986-11-29 | 1988-06-09 | Tokuyama Soda Co Ltd | 中性塩の複分解方法 |
CN102304723A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-01-04 | 福建师范大学 | 一种基于阴阳离子交换膜与双极膜构成的三膜四室无氯产碱电解槽 |
CN202246047U (zh) * | 2011-06-25 | 2012-05-30 | 杨贻方 | 风能生产盐酸烧碱的设备 |
CN105063654A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-18 | 湖北星火化工有限公司 | 利用甲基磺酸钠制备甲基磺酸和氢氧化钠的方法 |
CN106222690A (zh) * | 2016-08-24 | 2016-12-14 | 神华国能宝清煤电化有限公司 | 一种三膜四室水溶液板框式电解槽及其应用 |
-
2022
- 2022-03-30 CN CN202210327206.XA patent/CN114592206A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0121611A2 (en) * | 1983-03-14 | 1984-10-17 | AlliedSignal Inc. | Brine acidification with simultaneous production of alkali metal hydroxide and hydrochloric acid by 3-compartment electrodialytic water splitting |
JPS63137187A (ja) * | 1986-11-29 | 1988-06-09 | Tokuyama Soda Co Ltd | 中性塩の複分解方法 |
CN202246047U (zh) * | 2011-06-25 | 2012-05-30 | 杨贻方 | 风能生产盐酸烧碱的设备 |
CN102304723A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-01-04 | 福建师范大学 | 一种基于阴阳离子交换膜与双极膜构成的三膜四室无氯产碱电解槽 |
CN105063654A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-18 | 湖北星火化工有限公司 | 利用甲基磺酸钠制备甲基磺酸和氢氧化钠的方法 |
CN106222690A (zh) * | 2016-08-24 | 2016-12-14 | 神华国能宝清煤电化有限公司 | 一种三膜四室水溶液板框式电解槽及其应用 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
BYEONG-JU KIM ET AL.: "In-situ desalination-coupled electrolysis with concurrent one-step-synthesis of value-added chemicals", 《DESALINATION》, vol. 551, 2 February 2023 (2023-02-02), pages 1 - 10 * |
HUI-WEN LIN ET AL.: "Direct anodic hydrochloric acid and cathodic caustic production during water electrolysis", 《SCIENTIFIC REPORTS》, vol. 6, 5 February 2016 (2016-02-05), pages 1 - 4 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4561945A (en) | Electrolysis of alkali metal salts with hydrogen depolarized anodes | |
CN110616438B (zh) | 一种电化学制备高纯电池级氢氧化锂的装置及其方法 | |
CN109772169A (zh) | 一种双极膜电渗析系统及其制备氢氧化锂的方法 | |
CN110656343B (zh) | 利用pcet反应以芒硝和石灰石制取两碱联产高纯石膏的方法 | |
CN110117794B (zh) | 一种电还原co2制甲酸盐的三室型电解池装置及其电解方法 | |
WO2006062673A2 (en) | Processes for separating metals from metal salts | |
CN104278288A (zh) | 一种连续电解制备高纯四丁基氢氧化铵的方法 | |
CN105688676B (zh) | 一种双极膜电渗析法制备次磷酸的工艺 | |
JPS58213885A (ja) | 過酸化水素の電解製造法 | |
CN110395749A (zh) | 一种利用四隔室置换反应电渗析制备氯化锂的方法 | |
WO2020162796A9 (ru) | Способ получения моногидрата гидроксида лития | |
CN108570689A (zh) | 电解法制备二氧化氯的装置及方法 | |
US4647351A (en) | Process for generating chlorine and caustic soda using a membrane electrolysis cell coupled to a membrane alkaline fuel cell | |
CN1369576A (zh) | 反式双膜三室电解槽 | |
CN103866344A (zh) | 一种电解制备硝酸的方法 | |
KR101147491B1 (ko) | 전기분해수 제조장치 | |
RU2196735C1 (ru) | Способ получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты из материалов, содержащих карбонат лития | |
CN112281180A (zh) | 一种双极膜电解浓海水制氯的方法 | |
CN102925919A (zh) | 三维电极电化学氧化高铁酸盐溶液的在线投加装置 | |
CN114592206A (zh) | 离子膜电解系统、电解制氢制备烧碱和盐酸的系统及方法 | |
CN104630818B (zh) | 三室两膜连续电解制备高纯苄基三甲基氢氧化铵的方法 | |
US20210047742A1 (en) | Method of making alkali and gypsum by proton-coupled electron transfer reaction | |
CN108928851A (zh) | 一种由钒酸钠溶液制备钒酸铵钠的方法 | |
CN102839383B (zh) | 一种基于氯碱用全氟离子交换膜的有机酸盐电解制备有机酸的方法 | |
CN113430547B (zh) | 一种电解二氧化碳制甲酸钾的装置及电解方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |