CN216074052U - 一种离子膜电解槽单元槽槽电压模拟监测装置 - Google Patents
一种离子膜电解槽单元槽槽电压模拟监测装置 Download PDFInfo
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Abstract
一种离子膜电解槽单元槽槽电压模拟监测装置，阳极室和阴极室均为一侧壁设有开口的中空箱式结构，且开口侧通过夹有阳离子交换膜的中空胶垫紧密贴合；阳极室上部设有阳极室排气孔、阳极室溶液加热孔和阳极室测温孔，并安装有加热棒和热电偶；阳极室侧壁安装有阳极室溶液循环管；阴极室上部设有阴极室测温孔和阴极室排气孔，并安装有热电偶；阴极室侧壁安装有阴极室溶液循环管；阳极紧固导电杆与阳极底网焊接在一起，阳极底网将阳极紧贴在阳离子交换膜的阳极侧；阴极紧固导电杆与阴极底网焊接在一起，阴极底网上设有缓冲网，缓冲网将活性阴极紧贴阳离子交换膜的阴极侧；阳极室和阴极室用紧固螺杆紧固在一起。该装置结构简单，成本低廉，操作简便。
Description
技术领域
本实用新型属于电分析和电催化技术领域，特别提供一种在线监测、易于操作的离子膜电解槽单元槽槽电压模拟监测装置。
背景技术
离子膜电解槽已经成为氯碱工业中最常见最主要的生产设备，其基本组成是阳极、阴极和在二者之间安装的离子选择性交换膜。阳极室一般为电解饱和氯化钠溶液生成氯气，钠离子通过离子膜进入阴极室，与阴极室的氢氧根产生氢氧化钠溶液。
电解槽需要对单张膜进行逐一固定和密封，组成一个阳极、一个阴极和一个离子膜的单元槽，多个单元槽组成一台离子膜电解槽。因此，单元槽的槽电压对评价阴阳极性能和电解槽的整理运行情况具有重要意义。
本实用新型提供了一种离子膜电解槽单元槽槽电压模拟监测装置，该装置模拟了离子膜电解槽的装配结构和运行工况，通过测定阴阳极和离子膜组成的单元槽的槽电压，来间接评价阴阳极的性能，对预测实际工况下电解槽的运行具有一定的意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种离子膜电解槽单元槽槽电压模拟监测装置，该装置通过模拟离子膜电解槽的装配结构和运行工况，测定阴阳极和离子膜组成的单元槽的槽电压，来间接评价阴阳极的性能，预测实际工况下电解槽运行情况。该装置结构简单，成本低廉，操作简便。
本实用新型技术方案如下：
一种离子膜电解槽单元槽槽电压模拟监测装置，阳极室和阴极室均为一侧壁设有开口的中空箱式结构；其特征在于：
阳极室上部设有阳极室排气孔、阳极室溶液加热孔和阳极室测温孔，在阳极室溶液加热孔上安装有加热棒，阳极室测温孔上安装有热电偶；阳极室左侧壁安装有阳极室溶液循环管，在阳极室溶液循环管下端设有阳极室进液口、上端设有阳极室出液口；阳极室右侧壁为开放式框体结构，紧贴右侧壁框体安装有阳极室中空胶垫；
阴极室上部设有阴极室测温孔和阴极室排气孔，在阴极室测温孔上安装有热电偶；阴极室右侧壁安装有阴极室溶液循环管，在阴极室溶液循环管下端设有阴极室进液口、上端设有阴极室出液口；阴极室左侧壁为开放式框体结构，紧贴左侧壁框体安装有阴极室中空胶垫；
在阳极室中空胶垫和阴极室中空胶垫之间安装有阳离子交换膜；阳极紧固导电杆一端穿过阳极室左侧壁的中心点，并与直流电源正极相连，另一端与阳极底网的中心点焊接在一起，阳极底网与阳极贴合在一起，阳极紧贴阳离子交换膜的阳极侧；阴极紧固导电杆一端穿过阴极室右侧壁的中心点，并与直流电源负极相连，另一端与阴极底网的中心点焊接在一起，阴极底网上焊接有缓冲网，缓冲网另一侧紧贴活性阴极，活性阴极紧贴阳离子交换膜的阴极侧；阳极室和阴极室用紧固螺杆紧固在一起；
加热棒和热电偶分别与温度控制器相连；阳极室进液口、阳极室出液口、阳极室溶液循环管、阴极室出液口、阴极室进液口和阴极室溶液循环管均安装有阀门。
作为优选的技术方案：
所述温度控制器为PID智能温度控制器。
阳极紧固导电杆和阴极紧固导电杆分别穿过阳极室和阴极室侧壁的中心点处设有塑料螺母，以进行紧固并防止极室漏液。
阳极室排气孔通过导管与废气收集装置相连通，排出的气体直接进入到废气收集装置，进行无害化处理。
阳极室和阴极室均是由PVC板粘结而成；阳极室排气孔、阳极室溶液加热孔、阳极室测温孔、阴极室测温孔和阴极室排气孔均是由厚1mm的PVC板粘结而成的方管；阳极室溶液循环管和阴极室溶液循环管均是由厚为1mm的PVC板粘接而成的中空腔体，从正面看成“C”字形状；阳极室进液口、阳极室出液口、阴极室出液口和阴极室进液口均是由厚为1mm的PVC板粘结而成的中空腔体；
阳极紧固导电杆和阳极底网为Ti材质；阴极紧固导电杆、缓冲网和阴极底网为Ni材质；紧固螺杆为PVC材质；阳极为涂层钛阳极；活性阴极为涂层镍阴极。
各结构的尺寸具体为：
1、阳极室和阴极室的上、下两面的厚度为30mm，侧壁的厚度为1mm；阳极室和阴极室的腔体尺寸均为：长250-350mm、宽250-350mm、高250-350mm。
2、阳极室排气孔、阳极室溶液加热孔、阳极室测温孔、阴极室测温孔和阴极室排气孔的外形尺寸均为：长25-35mm、宽25-35mm、高25-35mm。
3、阳极室溶液循环管和阴极室溶液循环管的腔体截面尺寸均为：长25-35mm、宽25-35mm，平行底面的两根横管长为100-140mm，垂直底面的竖管长为220-260mm；阳极室进液口、阳极室出液口、阴极室出液口和阴极室进液口的外形尺寸均为：长25-35mm、宽25-35、高25-35mm。
4、阳极室中空胶垫和阴极室中空胶垫的外框尺寸均为：长310-410mm、宽250-350mm、厚2.0-2.5mm，内框尺寸均为：长250-350mm、宽250-350mm、厚2.0-2.5mm；阳离子交换膜的尺寸为：长310-410mm、宽250-350mm。
5、阳极紧固导电杆和阴极紧固导电杆的尺寸均为：长500-600mm、截面直径3-7mm；紧固螺杆尺寸为：长670-770mm、截面直径3-7mm。
6、缓冲网由四层勾花压纹网组成，缓冲网尺寸为：长250-350mm、宽250-350mm、厚2.0-4.0mm；阴极底网尺寸为：长250-350mm、宽250-350mm、厚1.0-2.0mm；阳极底网尺寸为：长250-350mm、宽250-350mm、厚1.0-2.0mm；阳极尺寸为：长250-350mm、宽250-350mm、厚1.0mm；活性阴极尺寸为：长250-350mm、宽250-350mm、厚1.6mm。
在装置运行时，应将阳极室溶液循环管和阴极室溶液循环管的阀门打开，阳极室出液口的阀门关闭，将阳极室进液口阀门打开并外连饱和浓盐水补充装置，将阴极室进液口阀门打开并外连补水装置，将阴极室出液口阀门打开并外连氢氧化钠排出装置。
附图说明
图1单元槽槽电压模拟监测装置正视图。
图2单元槽槽电压模拟监测装置俯视图。
图3单元槽装配示意图。
图4单元槽装配剖面示意图。
附图标记：
1、阳极室，2、阳极室进液口，3、阳极室出液口，4、阳极室溶液循环管，5、阳极紧固导电杆，6、阳极室排气孔，7、阳极室溶液加热孔，8、加热棒，9、阳极室测温孔，10、热电偶，11、阳极室中空胶垫，12、阳离子交换膜，13、阴极室中空胶垫，14、缓冲网，15、阴极底网，16、阴极室，17、阴极室测温孔，18、阴极室排气孔，19、阴极室出液口，20、阴极室进液口，21、阴极紧固导电杆，22、阴极室溶液循环管，23、紧固螺杆，24、阳极底网，25、阳极，26、活性阴极。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例所述离子膜电解槽单元槽槽电压模拟监测装置，阳极室1和阴极室16均为一侧壁设有开口的中空箱式结构；其特征在于：
阳极室1上部设有阳极室排气孔6、阳极室溶液加热孔7和阳极室测温孔9，在阳极室溶液加热孔7上安装有加热棒8，阳极室测温孔9上安装有热电偶10；阳极室1左侧壁安装有阳极室溶液循环管4，在阳极室溶液循环管4下端设有阳极室进液口2、上端设有阳极室出液口3；阳极室1右侧壁为开放式框体结构，紧贴右侧壁框体安装有阳极室中空胶垫11；
阴极室16上部设有阴极室测温孔17和阴极室排气孔18，在阴极室测温孔17上安装有热电偶10；阴极室16右侧壁安装有阴极室溶液循环管22，在阴极室溶液循环管22下端设有阴极室进液口20、上端设有阴极室出液口19；阴极室16左侧壁为开放式框体结构，紧贴左侧壁框体安装有阴极室中空胶垫13；
在阳极室中空胶垫11和阴极室中空胶垫13之间安装有阳离子交换膜12；阳极紧固导电杆5一端穿过阳极室1左侧壁的中心点，并与直流电源正极相连，另一端与阳极底网24的中心点焊接在一起，阳极底网24与阳极25贴合在一起，阳极25紧贴阳离子交换膜12的阳极侧；阴极紧固导电杆21一端穿过阴极室16右侧壁的中心点，并与直流电源负极相连，另一端与阴极底网15的中心点焊接在一起，阴极底网15上焊接有缓冲网14，缓冲网14另一侧紧贴活性阴极26，活性阴极26紧贴阳离子交换膜12的阴极侧；阳极室1和阴极室16用紧固螺杆23紧固在一起；
阳极室1和阴极室16均是由PVC板粘结而成，它们上下表面为厚30mm的PVC板，其余侧壁为厚1mm的PVC板，阳极室1和阴极室16的腔体尺寸均为：长300mm、宽300mm、高300mm；
阳极室排气孔6、阳极室溶液加热孔7、阳极室测温孔9、阴极室测温孔17和阴极室排气孔18均是由厚1mm的PVC板粘结而成的方管，它们的外形尺寸均为：长30mm、宽30mm、高30mm；
阳极室溶液循环管4和阴极室溶液循环22均是由厚为1mm的PVC板粘接而成的中空腔体，从正面看成“C”字形状，它们的腔体截面尺寸均为：长30mm、宽30mm，平行底面的两根横管长为120mm，垂直底面的竖管长为240mm；阳极室进液口2、阳极室出液口3、阴极室出液口19和阴极室进液口20均是由厚为1mm的PVC板粘而成的中空腔体，它们的外形尺寸均为：长30mm、宽30mm、高30mm；
阳极室中空胶垫11和阴极室中空胶垫13的外框尺寸均为：长360mm、宽302mm、厚2.0mm，内框尺寸均为：长300mm、宽300mm、厚2.0mm；阳离子交换膜12的尺寸为：长360mm、宽300mm；
阳极紧固导电杆5的尺寸为：长550mm、截面直径5mm，为Ti材质；阴极紧固导电杆21的尺寸为：长550mm、截面直径5mm，为Ni材质；紧固螺杆23尺寸为：长720mm、截面直径5mm，为PVC材质；
缓冲网14由4层勾花压纹网组成，整体尺寸为：长300mm、宽300mm、厚3.4mm，为Ni材质；阴极底网15尺寸为：长300mm、宽300mm、厚1.0mm，为Ni材质；阳极底网24尺寸为：长300mm、宽300mm、厚1.0mm，为Ti材质；阳极25尺寸为：长300mm、宽300mm、厚1.0mm，为涂层钛阳极；活性阴极26尺寸为：长300mm、宽300mm、厚1.6mm，为涂层镍阴极。
阳极紧固导电杆5和阴极紧固导电杆21分别穿过阳极室1和阴极室16侧壁的中心点处设有塑料螺母，以进行紧固并防止极室漏液。
加热棒8和热电偶10分别与温度控制器相连，所述温度控制器为PID智能温度控制器。
阳极紧固导电杆5和阴极紧固导电杆21穿过极室侧壁的中心点外部有塑料螺母进行紧固并防止极室漏液。通过紧固螺杆23、阳极紧固导电杆5和阴极紧固导电杆21共同作用将阳极25和活性阴极26紧贴在阳离子交换膜12两侧，在阳极室1注满饱和浓盐水，阴极室16注满32％氢氧化钠溶液，通过加热棒8将溶液温度加热到85℃，将直流电源正极与阳极紧固导电杆5相连，将直流电源负极与阴极紧固导电杆21相连。
阳极室进液口2、阳极室出液口3、阳极室溶液循环管4、阴极室出液口19、阴极室进液口20和阴极室溶液循环管22均安装有阀门，在装置运行时，应将阳极室溶液循环管4和阴极室溶液循环管22的阀门打开，阳极室出液口3的阀门关闭，将阳极室进液口2阀门打开并外连饱和浓盐水补充装置，将阴极室进液口20阀门打开并外连补水装置，将阴极室出液口19阀门打开并外连氢氧化钠排出装置，阳极室排气孔6通过导管与废气收集装置相连通，排出的气体直接进入到废气收集装置，进行无害化处理。
连通电源，开始电解模拟实验。
实施例2
与实施例1的不同之处在于：
阳极室1和阴极室16的腔体尺寸均为：长250mm、宽250mm、高250mm；
阳极室中空胶垫11和阴极室中空胶垫13的外框尺寸均为：长310mm、宽252mm、厚2.0mm，内框尺寸均为：长250mm、宽250mm、厚2.0mm；阳离子交换膜12的尺寸为：长310mm、宽250mm；
缓冲网14尺寸为：长250mm、宽250mm、厚3.4mm；阴极底网15尺寸为：长250mm、宽250mm、厚1.0mm；阳极底网24尺寸为：长250mm、宽250mm、厚1.0mm；阳极25尺寸为：长250mm、宽250mm、厚1.0mm；活性阴极26尺寸为：长250mm、宽250mm、厚1.6mm。
阳极室排气孔6、阳极室溶液加热孔7、阳极室测温孔9、阴极室测温孔17和阴极室排气孔18的外形尺寸均为：长26mm、宽25mm、高25mm；
阳极室溶液循环管4和阴极室溶液循环管22的腔体截面尺寸均为：长35mm、宽25mm，平行底面的两根横管长为130mm，垂直底面的竖管长为220mm；阳极室进液口2、阳极室出液口3、阴极室出液口19和阴极室进液口20的外形尺寸均为：长25mm、宽25mm、高35mm。
其余实施方式及预期效果与实施例1相同。
实施例3
与实施例1的不同之处在于：
阳极室1和阴极室16的腔体尺寸均为：长350mm、宽250mm、高300mm；
阳极室中空胶垫11和阴极室中空胶垫13的外框尺寸均为：长360mm、宽252mm、厚2.0mm，内框尺寸均为：长250mm、宽250mm、厚2.0mm；阳离子交换膜12的尺寸为：长360mm、宽250mm；
缓冲网14尺寸为：长300mm、宽250mm、厚3.4mm；阴极底网15尺寸为：长300mm、宽250mm、厚1.0mm；阳极底网24尺寸为：长300mm、宽250mm、厚1.0mm；阳极25尺寸为：长300mm、宽250mm、厚1.0mm；活性阴极26尺寸为：长300mm、宽250mm、厚1.6mm。
其余实施方式及预期效果与实施例1相同。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种离子膜电解槽单元槽槽电压模拟监测装置，阳极室(1)和阴极室(16)均为一侧壁设有开口的中空箱式结构；其特征在于：
阳极室(1)上部设有阳极室排气孔(6)、阳极室溶液加热孔(7)和阳极室测温孔(9)，在阳极室溶液加热孔(7)上安装有加热棒(8)，阳极室测温孔(9)上安装有热电偶(10)；阳极室(1)左侧壁安装有阳极室溶液循环管(4)，在阳极室溶液循环管(4)下端设有阳极室进液口(2)、上端设有阳极室出液口(3)；阳极室(1)右侧壁为开放式框体结构，紧贴右侧壁框体安装有阳极室中空胶垫(11)；
阴极室(16)上部设有阴极室测温孔(17)和阴极室排气孔(18)，在阴极室测温孔(17)上安装有热电偶(10)；阴极室(16)右侧壁安装有阴极室溶液循环管(22)，在阴极室溶液循环管(22)下端设有阴极室进液口(20)、上端设有阴极室出液口(19)；阴极室(16)左侧壁为开放式框体结构，紧贴左侧壁框体安装有阴极室中空胶垫(13)；
在阳极室中空胶垫(11)和阴极室中空胶垫(13)之间安装有阳离子交换膜(12)；阳极紧固导电杆(5)一端穿过阳极室(1)左侧壁的中心点，并与直流电源正极相连，另一端与阳极底网(24)的中心点焊接在一起，阳极底网(24)与阳极(25)贴合在一起，阳极(25)紧贴阳离子交换膜(12)的阳极侧；阴极紧固导电杆(21)一端穿过阴极室(16)右侧壁的中心点，并与直流电源负极相连，另一端与阴极底网(15)的中心点焊接在一起，阴极底网(15)上焊接有缓冲网(14)，缓冲网(14)另一侧紧贴活性阴极(26)，活性阴极(26)紧贴阳离子交换膜(12)的阴极侧；阳极室(1)和阴极室(16)用紧固螺杆(23)紧固在一起；
加热棒(8)和热电偶(10)分别与温度控制器相连；阳极室进液口(2)、阳极室出液口(3)、阳极室溶液循环管(4)、阴极室出液口(19)、阴极室进液口(20)和阴极室溶液循环管(22)均安装有阀门。
2.按照权利要求1所述离子膜电解槽单元槽槽电压模拟监测装置，其特征在于：所述温度控制器为PID智能温度控制器。
3.按照权利要求1所述离子膜电解槽单元槽槽电压模拟监测装置，其特征在于：阳极紧固导电杆(5)和阴极紧固导电杆(21)分别穿过阳极室(1)和阴极室(16)侧壁的中心点处设有塑料螺母。
4.按照权利要求1所述离子膜电解槽单元槽槽电压模拟监测装置，其特征在于：阳极室排气孔(6)通过导管与废气收集装置相连通。
5.按照权利要求1所述离子膜电解槽单元槽槽电压模拟监测装置，其特征在于：阳极室(1)和阴极室(16)均是由PVC板粘结而成；阳极室排气孔(6)、阳极室溶液加热孔(7)、阳极室测温孔(9)、阴极室测温孔(17)和阴极室排气孔(18)均是由厚1mm的PVC板粘结而成的方管；阳极室溶液循环管(4)和阴极室溶液循环管(22)均是由厚为1mm的PVC板粘接而成的中空腔体，从正面看成“C”字形状；阳极室进液口(2)、阳极室出液口(3)、阴极室出液口(19)和阴极室进液口(20)均是由厚为1mm的PVC板粘结而成的中空腔体；
阳极紧固导电杆(5)和阳极底网(24)为Ti材质；阴极紧固导电杆(21)、缓冲网(14)和阴极底网(15)为Ni材质；紧固螺杆(23)为PVC材质；阳极(25)为涂层钛阳极；活性阴极(26)为涂层镍阴极。
6.按照权利要求1所述离子膜电解槽单元槽槽电压模拟监测装置，其特征在于：
阳极室(1)和阴极室(16)的上、下两面的厚度为30mm，侧壁的厚度为1mm；阳极室(1)和阴极室(16)的腔体尺寸均为：长250-350mm、宽250-350mm、高250-350mm；
阳极室排气孔(6)、阳极室溶液加热孔(7)、阳极室测温孔(9)、阴极室测温孔(17)和阴极室排气孔(18)的外形尺寸均为：长25-35mm、宽25-35mm、高25-35mm；
阳极室溶液循环管(4)和阴极室溶液循环管(22)的腔体截面尺寸均为：长25-35mm、宽25-35mm，平行底面的两根横管长为100-140mm，垂直底面的竖管长为220-260mm；阳极室进液口(2)、阳极室出液口(3)、阴极室出液口(19)和阴极室进液口(20)的外形尺寸均为：长25-35mm、宽25-35、高25-35mm；
阳极室中空胶垫(11)和阴极室中空胶垫(13)的外框尺寸均为：长310-410mm、宽250-350mm、厚2.0-2.5mm，内框尺寸均为：长250-350mm、宽250-350mm、厚2.0-2.5mm；阳离子交换膜(12)的尺寸为：长310-410mm、宽250-350mm；
阳极紧固导电杆(5)和阴极紧固导电杆(21)的尺寸均为：长500-600mm、截面直径3-7mm；紧固螺杆(23)尺寸为：长670-770mm、截面直径3-7mm；
缓冲网(14)由4层勾花压纹网组成，缓冲网(14)尺寸为：长250-350mm、宽250-350mm、厚2.0-4.0mm；阴极底网(15)尺寸为：长250-350mm、宽250-350mm、厚1.0-2.0mm；阳极底网(24)尺寸为：长250-350mm、宽250-350mm、厚1.0-2.0mm；阳极(25)尺寸为：长250-350mm、宽250-350mm、厚1.0mm；活性阴极(26)尺寸为：长250-350mm、宽250-350mm、厚1.6mm。
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| CN202122622978.XU Active CN216074052U (zh) | 2021-10-29 | 2021-10-29 | 一种离子膜电解槽单元槽槽电压模拟监测装置 |
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2021
- 2021-10-29 CN CN202122622978.XU patent/CN216074052U/zh active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |