高電流密度運行膜極距電解單元槽的製作方法

2023-06-05 12:16:21

本實用新型涉及一種電解槽，尤其涉及一種高電流密度運行膜極距電解單元槽，屬於化學工業中氯鹼工業中的電解設備領域。

背景技術：

現有電解槽存在的問題：

1、陽極反應室頂部的氣液出口通道口面積太小，無法滿足高電流密度運行的需求，造成離子膜下氣體堆積振動，離子膜產生水泡和針孔，陽極液中鹽酸、次氯酸根、游離氯等滲入陰極反應，腐蝕橡膠密封墊和陰極電極，造成產品質量下降和電極性能下降，嚴重的無法運行。

2、氣液分離不好，在出液軟管中可見喘流現象，造成槽內壓力波動和離子膜的抖動，加快離子膜的磨損。

3、連接陰極鎳盤和陽極鈦盤的鋼鈦複合板存在著容易開裂、生鏽、焊點脫焊等現象，導電性能受到影響，造成接觸電壓降偏高，電解電耗高，嚴重的導致影響電解槽安全運行。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服上述不足，提供一種能夠滿足高電流密度運行，運行穩定，離子膜使用壽命長的高電流密度運行膜極距電解單元槽。

本實用新型的目的是這樣實現的：

一種高電流密度運行膜極距電解單元槽，它包括包括四周邊框，所述四周邊框包括上邊框、下邊框、左邊框以及右邊框，所述上邊框的下方設置有出液通道，所述下邊框的上方設置有進液通道，出液通道與進液通道之間的區域設置有陽極室和陰極室，所述進液通道包括與陽極室連通的陽極進液通道以及與陰極室連通的陰極進液通道，陽極進液通道和陰極進液通道分別設置有陽極進液分散管和陰極進液分散管，所述出液通道包括與陽極室連通的陽極出液通道以及與陰極室連通的陰極出液通道，其特徵在於所述陽極出液通道的外側面設置有陽極密封面，陽極出液通道內設置有陽極氣液分離盒、瓦欏板以及陽極出液管，所述陽極氣液分離盒的進液口與陽極室通過瓦欏板連通，所述陽極氣液分離盒的內壁包括前段平滑的消泡板段以及後段鏤空的消泡網段，所述陽極氣液分離盒的出液口連通陽極出液管，所述陰極出液通道的外側面設置有陰極密封面，陰極出液通道內設置有陰極氣液分離盒以及陰極出液管，所述陰極氣液分離盒的進液口與陰極室連通，所述陰極氣液分離盒的出液口連通陰極出液管。

陽極出液管由槽鋼型鈦板製成，陰極出液管由槽鋼型鎳板製成。

所述陽極室由內側的陽極盤以及外側的陽極網包圍而成，所述陰極室由內側的陰極盤以及外側的陰極網包圍而成，所述陽極室內設置有豎向布置的多根陽極筋板，陽極筋板之間設置有循環板，循環板的長度從陽極進液口至陽極出液口的方向逐漸縮短。

所述陽極盤與陰極盤背對背扣在四周邊框上，陽極盤與陰極盤之間設置有多塊鈦鎳複合板作為連接，相鄰兩塊鈦鎳複合板之間設置有鎳絲編織而成的彈性填充網作為填充。

所述鈦鎳複合板由鈦板以及鎳板壓合而成，所述鈦板以及鎳板均製成條狀結構，所述鈦板的寬度小於鎳板的寬度，沿鎳板的長度方向均勻布置有多個相互平行的插孔，所述鈦板沿鎳板長度方向由插孔穿過，並與所述鎳板壓合在一起形成鈦鎳複合板。

所述陽極盤與陰極盤均為折邊而成的盤狀結構，所述陽極盤用鈦材製成，所述陰極盤用鎳材製成，所述陰極網從內至外依次包括陰極底網、陰極彈性網以及陰極面網，陰極網為膜極距結構。

陽極進液口和陽極出液口分別設置於陽極進液通道和陰極出液通道的一組遠端，陰極進液口和陰極出液口分別設置於陰極進液通道和陰極出液通道的另一組遠端，陰極出液口和陽極出液口連接處的犧牲電極內徑增大至27mm，陰極出液口和陽極出液口連接的出液軟管加長至1040mm。

上邊框的頂部設置有吊耳。

左邊框和右邊框的外側設置有託架。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

1、陽極室和陰極室上方的氣液分離盒，能保證氣液分離快速而順暢排出。陽極氣液分離盒內有消泡，濾泡和氣液分離的結構起到消除氣泡、氣液分離的作用。作為上部密封面，瓦欏板結構的氣液排出通道，採用槽鋼型支承作為出液管，朝向氣液分離盒的一側的槽鋼均布開孔，便於液體的回落和排向出口管。

2、分布在陽極室內的循環板，按由長到短傾斜排列在筋板間，使電解液在沿電極表面上下形成平行環流和對角線流動，使陽極室內的電解液濃度均勻，有效提高電解效率和保護離子膜。

3、連接陽極鈦盤和陰極鎳盤使用的是鈦鎳複合板，同材質焊接，導電好，強度高，不生鏽，相鄰鈦鎳複合板中間用細鎳絲編織的彈性填充網填充從而大幅提高導電效果。

4、本實用新型的電解槽適合高電流密度下的長期穩定運行，燒鹼的直流電耗在2070度/噸，達到世界領先水平。

因此本實用新型高電流密度運行膜極距電解單元槽具有能夠滿足高電流密度運行，運行穩定，離子膜使用壽命長的優點。

附圖說明

圖1為本實用新型的正視圖。

圖2為本實用新型的剖視圖。

圖3為圖2中的陽極出液通道的示意圖。

圖4為圖3中的A向示意圖。

圖5為圖3中的B向示意圖。

圖6為圖3中的C向示意圖。

圖7為陽極出液通道的立體圖。

圖8為陽極盤與陰極盤的連接示意圖。

圖9為鈦鎳複合板的示意圖。

圖10為圖9的D-D剖視圖。

其中：

四周邊框1、上邊框1.1、下邊框1.2、左邊框1.3、右邊框1.4

陽極室2、陽極盤2.1、陽極網2.2、陽極進液口2.3、陽極出液口2.4、陽極筋板2.5、循環板2.6

陰極室3、陰極盤3.1、陰極網3.2、陰極底網3.2.1、陰極彈性網3.2.2、陰極面網3.2.3、陰極進液口3.3、陰極出液口3.4

鈦鎳複合板4、鈦板4.1、鎳板4.2

託架5

吊耳6

陽極密封面7

陽極氣液分離盒8、消泡板段8.1、消泡網段8.2

瓦欏板9

陽極出液管10、開口10.1

陰極密封面11

陰極氣液分離盒12

陰極出液管13

彈性填充網14。

具體實施方式

參見圖1~圖10，本實用新型涉及的一種高電流密度運行膜極距電解單元槽，它包括四周邊框1，所述四周邊框1包括上邊框1.1、下邊框1.2、左邊框1.3以及右邊框1.4，其中上邊框1.1的頂部設置有吊耳6，左邊框1.3和右邊框1.4的外側設置有託架5，所述上邊框1.1的下方設置有出液通道，所述下邊框1.2的上方設置有進液通道，出液通道與進液通道之間的區域設置有陽極室2和陰極室3，所述進液通道包括與陽極室2連通的陽極進液通道以及與陰極室3連通的陰極進液通道，陽極進液通道和陰極進液通道分別設置有陽極進液分散管和陰極進液分散管，所述出液通道包括與陽極室2連通的陽極出液通道以及與陰極室3連通的陰極出液通道。陽極進液口2.3和陽極出液口2.4分別設置於陽極進液通道和陰極出液通道的一組遠端，陰極進液口3.3和陰極出液口3.4分別設置於陰極進液通道和陰極出液通道的另一組遠端。 陰極出液口和陽極出液口連接處的犧牲電極內徑增大至27mm，陰極出液口和陽極出液口連接的出液軟管加長至1040mm，在電解槽運行條件下降低了洩漏電流。

所述陽極室2由內側的陽極盤2.1以及外側的陽極網2.2包圍而成，所述陰極室3由內側的陰極盤3.1以及外側的陰極網3.2包圍而成，所述陽極盤2.1與陰極盤3.1均為折邊而成的盤狀結構，所述陽極盤2.1用鈦材製成，所述陰極盤3.1用鎳材製成，所述陽極網2.2採用鈦板拉網後塗覆鉑系貴金屬燒結而成，所述陰極網3.2從內至外依次包括陰極底網3.2.1、陰極彈性網3.2.2以及陰極面網3.2.3，陰極網3.2為膜極距結構，起到降低介質電壓降和保護離子膜的作用。

所述陽極盤2.1與陰極盤3.1背對背扣在四周邊框1上，陽極盤2.1與陰極盤3.1之間設置有多塊鈦鎳複合板4作為連接，相鄰兩塊鈦鎳複合板4之間設置有鎳絲編織而成的彈性填充網5作為填充，起到支撐和輔助導電的作用。所述鈦鎳複合板4由鈦板4.1以及鎳板4.2壓合而成，所述鈦板4.1以及鎳板4.2均製成條狀結構，所述鈦板4.1的寬度小於鎳板4.2的寬度，沿鎳板4.2的長度方向均勻布置有多個相互平行的插孔，所述鈦板4.1沿鎳板4.2長度方向由插孔穿過，並與所述鎳板4.2壓合在一起形成鈦鎳複合板4。

所述陽極室2內設置有豎向布置的多根陽極筋板2.5，陽極筋板2.5之間設置有循環板2.6，循環板2.6的長度從陽極進液口2.3至陽極出液口2.4的方向逐漸縮短。循環板採用這種結構布置，可以使得單元槽內在高電流密度運行下液體分布更趨於均勻，更符合高電流密度下電解液循環的原理，既有平行環流，又有對角線方向流動，使得電解槽內液體濃度更加均勻，提高電解效率，保護離子膜。

所述陽極出液通道的外側面設置有陽極密封面7，陽極密封面7為鈦鈀合金製成，陽極出液通道內設置有陽極氣液分離盒8、瓦欏板9以及陽極出液管10，所述陽極氣液分離盒8的進液口與陽極室2通過瓦欏板9連通，所述陽極氣液分離盒8的內壁包括前段平滑的消泡板段8.1以及後段鏤空的消泡網段8.2，所述陽極氣液分離盒8的出液口連通陽極出液管10。其中陽極出液管10由槽鋼型鈦板製成，陽極出液管10頂部朝向陽極氣液分離盒8的一側設置有開口10.1，為液體回落提供足夠空間，有益氣液分離。槽鋼製成的陽極出液管和瓦欏板結構保證密封面負壓的承載；瓦欏板提供最大的氣液排出通道；粘性的氯氣泡沾上平滑的消泡板段8.1在液體的流動下破碎。氣液經過消泡網段8.2的網孔，使氣泡徹底破碎，液體下落，氣體往上。採用瓦欏板9和陽極氣液分離盒8的雙氣液分離結構，加大了氣液分離通道面積，很好的控制了在高電流密度運行下的喘流現象，進一步改善電解槽的平穩性，保護離子膜，大大提高離子膜的使用壽命。

所述陰極出液通道的外側面設置有陰極密封面11，陰極出液通道內設置有陰極氣液分離盒12以及陰極出液管13，所述陰極氣液分離盒12的進液口與陰極室3連通，所述陰極氣液分離盒12的出液口連通陰極出液管13。其中陰極出液管13由槽鋼型鎳板製成。