CN219260209U - 一种用于生产氟化物的电解槽装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于生产氟化物的电解槽装置，包括上封头盖、圆筒型槽体，搅拌装置、圆筒型阳极电极、圆筒型阴极电极和W型下封头盖；搅拌装置为推进式搅拌，电解槽内部设有4个等距同心圆筒为两对阴阳极，槽体、电极和搅拌装置的位置从外到内的顺序为槽体、阳极电极(Ⅰ)、阴极电极(Ⅰ)、阳极电极(Ⅱ)、阴极电极(Ⅱ)和搅拌装置；HF电解液从上封头盖的进料口进入后，在推进式搅拌装置的作用下，HF电解液在圆筒型电极内部向上运动，在圆筒型电极外部向下运动，可以形成一个良好的循环，同时辅助W型槽底结构，更有利于循环流型的形成，从而可以极大的增加传质，促进电解液混合均匀，大幅度提高电解效率，且操作简单。

Description

一种用于生产氟化物的电解槽装置

技术领域

本发明涉及一种电解槽技术领域，特别涉及一种用于生产氟化物的电解槽装置。

背景技术

在合成有机氟化物的工艺中，电化学氟化法是近年来发展起来的一个较为方便又安全的方法。采用电化学氟化，可以利用电极反应将氟原子引入有机物中，反应条件温和。大多数有机化合物都可以进行电化学氟化，如羧酸、酰卤、酸酐、醇、酮、醛、酯、醚和酰胺等。在电解氟化过程中，电解槽作为重要的设备，直接影响了电解效率。

为了提高电解效率，研究学者采用了多种方法对电解槽进行设计。如CN111850597B公开了一种电化学氟化外循环电解系统，电极反应产生的热量通过电解槽外部的冷却器吸收，将阴极气与阳极气的气液混合物引出电解槽，在阴极气液分离系统、阳极气液分离系统完成气体和液体的两相分离，气相升入冷凝器充分回收液体组分。所有液体组分通过重力作用进入总冷却器彻底冷却后，循环回到电解槽。US19920923100提出了一种双极式电极系统，同时利用了强制对流，通过泵压法来使液体混合物通过电极组件，从而可以有效的带走产生的热并能使液体与电极表面达到均匀的接触。上述方式在提高电解效率和移热方面达到了良好的效果。然而，操作工艺比较复杂，且能耗高。

如果在电解槽的内部进行合理设计，在提高电解效率的同时，可以简化操作，降低能耗。其中，采用搅拌装置来增强电解液的传质，是一种简单有效的提高电解效率的方式。如CN206219690公开了一种矿浆电解槽搅拌装置，包括方形电解槽本体、机械搅拌装置和气体搅拌装置，机械搅拌装置安装于电解槽的底部中间位置，气体搅拌装置沿电解槽本体安装至底部。CN209481813公开了一种包含井子架的电解槽。CN207493580公开了一种带有搅拌桶及两个驱动电机的电解槽，其通过第二驱动电机、链条、传动辊、转动板传动辊、搅拌棒和叶片的设计对搅拌桶内的原液进行搅拌，使搅拌桶内不同区域原液的浓度均匀。CN216856341公开了一种用于电解制备金属的电解槽，其带有安装板、搅拌电机和挤压定位结构。上述带有搅拌装置的电解槽在用于电解矿浆、氯化钠和石墨等领域显示出较好的优势。然而，上述电解槽装置不适用于氟化物的电解，主要原因有两方面：一是电解氟化物时，反应为放热反应，放出的热会使氟化氢(HF)电解液气化，产生的气泡上升，上升过程中又会被冷却下来，是一个循环过程，而上述电解槽是方形槽，限制了HF在电解过程中的气液传质，不利于HF的循环。二是，搅拌桨的叶片形式不利于循环流场的形成。因此，需要开发一种操作简单，且具有高电解效率的有机氟化物新型电解槽。

发明内容

针对现有电解氟化物电解槽存在的问题，本发明提供了一种高效生产氟化物的电解槽装置。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于生产氟化物的电解槽装置，包括上封头盖、圆筒型槽体，搅拌装置、圆筒型阳极电极、圆筒型阴极电极和W型下封头盖；所述的搅拌装置为推进式搅拌，其包括电机、减速机、联轴器、搅拌轴和叶轮等；所述电解槽内部设有4个等距同心圆筒为两对阴阳极，槽体、电极和搅拌装置的位置从外到内的顺序为槽体、阳极电极(Ⅰ)、阴极电极(Ⅰ)、阳极电极(Ⅱ)、阴极电极(Ⅱ)和搅拌装置。

所述4个等距同心圆筒表示圆筒为同一圆心，圆筒直径从外到内依次减小，且两两圆筒之间的距离相同。

所述电解槽的上封头盖上分别设置有进料口和上出料口；

所述搅拌装置的电机和减速机固定于上封头盖的中间位置，联轴器、搅拌轴和叶轮，从上到下依次连接，设置于槽体的中央，叶轮底端距离W型下封头盖的焊缝线500～1000mm。

所述电解槽的阳极和阴极均为圆筒型电极，由支撑板固定于槽体内部，且电极的上端距离上封头盖的焊缝线200～500mm，下端与叶轮齐平。

所述电解槽的底部为W型底，设有两个下出料口。

与传统电解槽相比，本发明按照上述所述装置，HF电解液从上封头盖的进料口进入后，在推进式搅拌装置的作用下，HF电解液在圆筒型电极内部向上运动，在圆筒型电极外部向下运动，可以形成一个良好的循环，同时辅助W型槽底结构，更有利于循环流型的形成，从而可以极大的增加传质，促进电解液混合均匀，大幅度提高电解效率，且操作简单。

附图说明

图1为本发明电解槽的剖视侧视图。

图2为本发明电解槽中电极与搅拌叶轮的俯视图。

1-圆筒形槽体；2-阳极电极(Ⅰ)；3-阴极电极(Ⅰ)；4-阳极电极(Ⅱ)；5-阴极电极(Ⅱ)；6-电机；7-减速机；8-联轴器；9-搅拌轴；10-叶轮；11-进料口；12-上出料口；13-下出料口；L-两个圆筒之间的距离。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。在附图1和附图2中相同构件用同一符号表示，本发明对每一构件的尺寸和厚度没有限定。

实施例

本发明所述电解槽为1-圆筒形槽体，上封头盖上分别设置有11-进料口和12-上出料口。所述电解槽内部设4个等距同心圆筒，4个圆筒为同一圆心，圆筒直径从外到内依次减小，且两两圆筒之间的距离均为L，作为两对阴阳极，槽体、电极和搅拌装置的位置从外到内的顺序为1-圆筒型槽体、2-阳极电极(Ⅰ)、3-阴极电极(Ⅰ)、4-阳极电极(Ⅱ)、5-阴极电极(Ⅱ)和搅拌装置；搅拌装置包括6-电机、7-减速机、8-联轴器、9-搅拌轴和10-叶轮等，其电机端固定于上封头盖的中央，叶轮端与电极的下端齐平。W型下封头盖上设有两个13-下出料口。

电解液从11-进料口进入至1-圆筒型槽体，在10-叶轮的搅拌作用下，电解液沿着5-阴极电极(Ⅱ)内部向上运动，然后进入5-阴极电极(Ⅱ)和4-阳极电极(Ⅱ)之间、4-阳极电极(Ⅱ)和3-阴极电极(Ⅰ)之间，以及2-阳极电极(Ⅰ)和3-阴极电极(Ⅰ)之间，电解液在阴阳电极之间开始电解，电解产物在电极上产生，未电解的电解液继续向下运动，到达W型槽底，形成一个循环。本实用新型的这种设置可以极大的增加传质，促进电解液混合均匀，提高电解效率。

采用上述电解槽进行丙酰氯电解实验，电解槽温度为10℃，连续电解36小时，电解完成后产物经过静止分层、酸化、水解及精馏工序后，得到全氟丙酰氟产品，收率为94.5％。而采用传统方型电解槽仅为86.5％。

本实用新型公开和提出的技术方案，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的装置已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述装置进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (4)

1.一种用于生产氟化物的电解槽装置，其特征是，包括上封头盖、圆筒型槽体，搅拌装置、圆筒型阳极电极、圆筒型阴极电极和W型下封头盖；电解槽内部设有4个等距同心圆筒为两对阴阳极，槽体、电极和搅拌装置的位置从外到内的顺序为槽体、阳极电极Ⅰ、阴极电极Ⅰ、阳极电极Ⅱ、阴极电极Ⅱ和搅拌装置；

搅拌装置为推进式搅拌，其包括电机、减速机、联轴器、搅拌轴和叶轮；

所述电解槽的底部为W型底，设有两个下出料口。

2.如权利要求1所述的用于生产氟化物的电解槽装置，其特征是，所述电解槽的上封头盖上分别设置有进料口和上出料口。

3.如权利要求1所述的用于生产氟化物的电解槽装置，其特征是，所述搅拌装置的电机和减速机固定于上封头盖的中间位置，联轴器、搅拌轴和叶轮，从上到下依次连接，设置于槽体的中央，叶轮底端距离W型下封头盖的焊缝线500～1000mm。

4.如权利要求1所述的用于生产氟化物的电解槽装置，其特征是，所述电解槽的阳极和阴极均为圆筒型电极，由支撑板固定于槽体内部，且电极的上端距离上封头盖的焊缝线200～500mm，下端与叶轮齐平。

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