CN2545217Y - 管状旋流式电解槽 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是适用于电化学反应的一种电解装置，它既避免了平面板框式电解槽电解过程中电解电流密度分布不均匀而导致电流效率降低的问题，又充分发挥了管状排挤式反应器的化学反应效率高的特性，并且在反应过程中使物料在不降低流速的情况下而增加了在其电解槽内的停留时间，这样就使电极面积相对得到增加，因而可提高电解效率。它由阴电极、阳电极、螺旋导流板、隔膜、阴极液分配器、阳极液分配器、电解槽体、密封件、紧固件以及相应配套的阴极液循环泵、阳极液循环泵、阴极液储槽、阳极液储槽、直流电源、电压调节器等组成。它可用于适合电化学反应的化工生产、污水处理以及离子水产生等电解过程中。
Description
本实用新型提出了一种适用于可采用电化学反应方式的化工生产、污水处理以及离子水产生的管状旋流式电解槽。
在现有的技术中，实际生产较为通用的电解槽均以板框式为主。但是在大多数情况下，由于电解液在经过板框式电解槽的电解室时，液体很难保持均匀一致的流速，容易出现流量不均或者死角的现象，不仅使电极上的电流分布不均匀，造成电解电流效率下降，而且还增加了副反应发生的机会。另外，在电解工程项目中，电解槽是其装置投资的重点，主要是由电极面积所决定的，所以在保证一定装置规模的情况下，提高电极的有效利用率，减少电极面积是其降低建设费用的关键。
本实用新型介于解决以上存在的问题，特提出结构合理、电解效率高、实用性强的管状旋流式电解槽。
为实现上述目的，具体采用方案如下：此电解槽是由管式(圆筒型)的阳极、阴极、隔膜和螺旋导流板以及阳、阴极电解液分布器、电解槽外壳等部件组成。在电极材质的选择过程中，可根据不同电解介质及其工艺条件要求，在石墨(或碳纤维)、金属及其修饰电极中选择适当材料作为阴、阳电极；螺旋导流板采用耐腐蚀非金属绝缘材料，在电解过程中通过导流板的作用使电解液在电解室内呈旋流状流过电极表面；隔膜选用固定型离子膜或者素烧瓷类制成；阴、阳极电解液分布器在保证各电解室内电解液均匀分布的情况下，需通过绝缘部件分别与其它电极隔离。
本实用新型所提供的上述方案，由于采用螺旋导流板促使电解液在电解室内呈旋流状流经电极表面，首先可增加电解液的流速，可使电解液均匀分布于电极表面，从而避免了槽内的死角出现，达到了电流密度均匀分布的目的，并提高了电解过程的电解电流效率。同时，由于进一步强化了电解液中的反应物和生成物在电解过程中的充分吸附和扩散作用，不仅提高了电解效率，还减少了副反应产生的机会。所以，在应用于实际生产过程中，不仅可以提高电解过程的电解电流效率，还可提高产品质量。再者由于将电解液流经电解槽内的路径得到了延长，同时也延长了电解液在电解槽内的停留时间，因此而相对增加了电解槽的电极面积，在同等电极面积的基础上可以提高电解生产能力，或者在相同规模的情况下，可以减少电解槽的电极面积，也就相对降低了生产装置的投资费用。
以下通过其中较为典型的实施方案及附图对上述技术方案作进一步的说明。图1是管状旋流式电解槽的内部结构及其原理图，图2是图1的俯视图，图3是图1的仰视图，还有图4为乙醛酸生产实施方案的工艺流程示意图，图5为离子水产生实施方案的工艺流程示意图。
图1中的1是电解槽的阴极液分配器，2是阴极液进口，3是阳极液进口，4是阳极液分配器，5是电解槽的阴极液螺旋导流板，6是电解槽的阳极液螺旋导流板，7是电解槽体，8是阳电极，9是阴电极，10是电解隔膜，11是电解槽外密封件，12是电解槽内密封件，13是电解槽的阴极液集流器，14是电解槽的阳极液集流器，15是阴极液出口，16是阳极液出口，17是电解槽顶盖，18是阳电极接线器，19是阴电极接线器，20是电解槽底盖。在电解槽内将阳极液螺旋导流板和阴极液螺旋导流板，制成与电解槽轴向成一定夹角及各自电解室内的导流板之间相互成一定的距离，并分别围绕阳极和阴极的一侧镶嵌，同时使阳极液螺旋导流板和阴极液螺旋导流板相互呈交叉状排列，若采用有多个阴电极和阳电极组成的多组电解方式时，阳极液螺旋导流板和阴极液螺旋导流板分别围绕阳极和阴极各自的内外两侧镶嵌。
结合图4方案，当电解槽进入工作状态时，电解液通过循环泵分别经过电解槽顶部的阳极液分配器和阴极液分配器以顺流的方式进入各个电解室，由于受螺旋导流板的作用，阳极室电解液和阴极室电解液呈旋流状经过阳极和阴极表面，最终分别由电解槽底部的阳极液集流器和阴极液集流器的出口排出并进入循环储罐中。当电解过程中电解物料反应进行较快并且电导率也较高时，阳极液和阴极液可采用相互逆流的方式分别进入阳极室和阴极室，这样将会更好地保证电解过程中电解电流密度的均匀性。图5是离子水产生的实施方案，在实际应用过程中较图4方案简单的多。由于离子水的产生只通过一次电解就可以达到要求，不需要经过循环电解，所以可将自来水或通过储存于高位槽的水直接进入电解槽进行电解。
综上所述，管状旋流式电解槽不仅可以进一步改善电解电流密度分布的均匀性和提高电解过程中的电解电流效率，还可提高产品质量和增加生产能力，同时还可节省建设投资费用和降低生产成本，若将此实用新型付诸实施，将为企业创造出更高的经济效益。
Claims (5)
1.管状旋流式电解槽，是由阴电极、阳电极、螺旋导流板、隔膜、阴极液分配器、阳极液分配器、电解槽体、密封件、紧固件以及相应配套的阴极液循环泵、阳极液循环泵、阴极液储槽、阳极液储槽、阴极液热交换器、阳极液热交换器、直流电源、电压调节器等组成，其特征在于围绕管状阴电极(9)和阳电极(8)表面分别镶嵌阴、阳极室螺旋式导流板(5和6)，在进行电解过程中，通过阳极液分布器(4)和阴极液分布器(1)将电解液分别送入电解槽内时，迫使流经电解室内的电解液沿着电极呈现旋流状经过电极表面。
2.权利要求1所述管状旋流式电解槽，其特征在于围绕管状阴电极(9)和阳电极(8)表面分别镶嵌阴、阳极室螺旋式导流板(5和6)，并且也适用于多组电极的单极式和复极式的不同电解操作过程中。
3.权利要求1所述管状旋流式电解槽内，分别镶嵌在阴极室内的螺旋式导流板(5)和阳极室内的螺旋式导流板(6)呈相互交叉状排列，并采用耐腐蚀非金属绝缘材料制成。
4.权利要求1和3所述管状旋流式电解槽内，阴极室内的螺旋式导流板(5)和阳极室内的螺旋式导流板(6)的排列，可根据不同的电解物料或介质而确定其螺旋式导流板相对于电解槽的轴向夹角及在各自电极室内的间隔距离。在一般情况下，螺旋式导流板相对于电解槽的轴向夹角制成在10°-80°之间均可，若制成35°-50°之间的夹角时电解效果会更佳。
5.权利要求1、3和4所述管状旋流式电解槽，当电解液或电解物料分别通过阴极和阳极电解室时，一般情况下采用阴极液与阳极液相互顺流的方式循环流动。当电解过程中的电解物料反应进行较快并且电导率也较高时，阳极液和阴极液可采用相互逆流的方式分别进入阳极室和阴极室，这样可以避免由于电解反应过程所产生的电解液浓差变化而引起电流密度不均的现象。
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