專利名稱：管狀旋流式電解槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型提出了一種適用于可采用電化學反應方式的化工生產(chǎn)、污水處理以及離子水產(chǎn)生的管狀旋流式電解槽。
在現(xiàn)有的技術(shù)中，實際生產(chǎn)較為通用的電解槽均以板框式為主。但是在大多數(shù)情況下，由于電解液在經(jīng)過板框式電解槽的電解室時，液體很難保持均勻一致的流速，容易出現(xiàn)流量不均或者死角的現(xiàn)象，不僅使電極上的電流分布不均勻，造成電解電流效率下降，而且還增加了副反應發(fā)生的機會。另外，在電解工程項目中，電解槽是其裝置投資的重點，主要是由電極面積所決定的，所以在保證一定裝置規(guī)模的情況下，提高電極的有效利用率，減少電極面積是其降低建設(shè)費用的關(guān)鍵。
本實用新型介于解決以上存在的問題，特提出結(jié)構(gòu)合理、電解效率高、實用性強的管狀旋流式電解槽。
為實現(xiàn)上述目的，具體采用方案如下此電解槽是由管式(圓筒型)的陽極、陰極、隔膜和螺旋導流板以及陽、陰極電解液分布器、電解槽外殼等部件組成。在電極材質(zhì)的選擇過程中，可根據(jù)不同電解介質(zhì)及其工藝條件要求，在石墨(或碳纖維)、金屬及其修飾電極中選擇適當材料作為陰、陽電極；螺旋導流板采用耐腐蝕非金屬絕緣材料，在電解過程中通過導流板的作用使電解液在電解室內(nèi)呈旋流狀流過電極表面；隔膜選用固定型離子膜或者素燒瓷類制成；陰、陽極電解液分布器在保證各電解室內(nèi)電解液均勻分布的情況下，需通過絕緣部件分別與其它電極隔離。
本實用新型所提供的上述方案，由于采用螺旋導流板促使電解液在電解室內(nèi)呈旋流狀流經(jīng)電極表面，首先可增加電解液的流速，可使電解液均勻分布于電極表面，從而避免了槽內(nèi)的死角出現(xiàn)，達到了電流密度均勻分布的目的，并提高了電解過程的電解電流效率。同時，由于進一步強化了電解液中的反應物和生成物在電解過程中的充分吸附和擴散作用，不僅提高了電解效率，還減少了副反應產(chǎn)生的機會。所以，在應用于實際生產(chǎn)過程中，不僅可以提高電解過程的電解電流效率，還可提高產(chǎn)品質(zhì)量。再者由于將電解液流經(jīng)電解槽內(nèi)的路徑得到了延長，同時也延長了電解液在電解槽內(nèi)的停留時間，因此而相對增加了電解槽的電極面積，在同等電極面積的基礎(chǔ)上可以提高電解生產(chǎn)能力，或者在相同規(guī)模的情況下，可以減少電解槽的電極面積，也就相對降低了生產(chǎn)裝置的投資費用。
以下通過其中較為典型的實施方案及附圖對上述技術(shù)方案作進一步的說明。


圖1是管狀旋流式電解槽的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其原理圖，圖2是
圖1的俯視圖，圖3是
圖1的仰視圖，還有圖4為乙醛酸生產(chǎn)實施方案的工藝流程示意圖，圖5為離子水產(chǎn)生實施方案的工藝流程示意圖。
圖1中的1是電解槽的陰極液分配器，2是陰極液進口，3是陽極液進口，4是陽極液分配器，5是電解槽的陰極液螺旋導流板，6是電解槽的陽極液螺旋導流板，7是電解槽體，8是陽電極，9是陰電極，10是電解隔膜，11是電解槽外密封件，12是電解槽內(nèi)密封件，13是電解槽的陰極液集流器，14是電解槽的陽極液集流器，15是陰極液出口，16是陽極液出口，17是電解槽頂蓋，18是陽電極接線器，19是陰電極接線器，20是電解槽底蓋。在電解槽內(nèi)將陽極液螺旋導流板和陰極液螺旋導流板，制成與電解槽軸向成一定夾角及各自電解室內(nèi)的導流板之間相互成一定的距離，并分別圍繞陽極和陰極的一側(cè)鑲嵌，同時使陽極液螺旋導流板和陰極液螺旋導流板相互呈交叉狀排列，若采用有多個陰電極和陽電極組成的多組電解方式時，陽極液螺旋導流板和陰極液螺旋導流板分別圍繞陽極和陰極各自的內(nèi)外兩側(cè)鑲嵌。
結(jié)合圖4方案，當電解槽進入工作狀態(tài)時，電解液通過循環(huán)泵分別經(jīng)過電解槽頂部的陽極液分配器和陰極液分配器以順流的方式進入各個電解室，由于受螺旋導流板的作用，陽極室電解液和陰極室電解液呈旋流狀經(jīng)過陽極和陰極表面，最終分別由電解槽底部的陽極液集流器和陰極液集流器的出口排出并進入循環(huán)儲罐中。當電解過程中電解物料反應進行較快并且電導率也較高時，陽極液和陰極液可采用相互逆流的方式分別進入陽極室和陰極室，這樣將會更好地保證電解過程中電解電流密度的均勻性。圖5是離子水產(chǎn)生的實施方案，在實際應用過程中較圖4方案簡單的多。由于離子水的產(chǎn)生只通過一次電解就可以達到要求，不需要經(jīng)過循環(huán)電解，所以可將自來水或通過儲存于高位槽的水直接進入電解槽進行電解。
綜上所述，管狀旋流式電解槽不僅可以進一步改善電解電流密度分布的均勻性和提高電解過程中的電解電流效率，還可提高產(chǎn)品質(zhì)量和增加生產(chǎn)能力，同時還可節(jié)省建設(shè)投資費用和降低生產(chǎn)成本，若將此實用新型付諸實施，將為企業(yè)創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟效益。
權(quán)利要求1.管狀旋流式電解槽，是由陰電極、陽電極、螺旋導流板、隔膜、陰極液分配器、陽極液分配器、電解槽體、密封件、緊固件以及相應配套的陰極液循環(huán)泵、陽極液循環(huán)泵、陰極液儲槽、陽極液儲槽、陰極液熱交換器、陽極液熱交換器、直流電源、電壓調(diào)節(jié)器等組成，其特征在于圍繞管狀陰電極(9)和陽電極(8)表面分別鑲嵌陰、陽極室螺旋式導流板(5和6)，在進行電解過程中，通過陽極液分布器(4)和陰極液分布器(1)將電解液分別送入電解槽內(nèi)時，迫使流經(jīng)電解室內(nèi)的電解液沿著電極呈現(xiàn)旋流狀經(jīng)過電極表面。
2.權(quán)利要求1所述管狀旋流式電解槽，其特征在于圍繞管狀陰電極(9)和陽電極(8)表面分別鑲嵌陰、陽極室螺旋式導流板(5和6)，并且也適用于多組電極的單極式和復極式的不同電解操作過程中。
3.權(quán)利要求1所述管狀旋流式電解槽內(nèi)，分別鑲嵌在陰極室內(nèi)的螺旋式導流板(5)和陽極室內(nèi)的螺旋式導流板(6)呈相互交叉狀排列，并采用耐腐蝕非金屬絕緣材料制成。
4.權(quán)利要求1和3所述管狀旋流式電解槽內(nèi)，陰極室內(nèi)的螺旋式導流板(5)和陽極室內(nèi)的螺旋式導流板(6)的排列，可根據(jù)不同的電解物料或介質(zhì)而確定其螺旋式導流板相對于電解槽的軸向夾角及在各自電極室內(nèi)的間隔距離。在一般情況下，螺旋式導流板相對于電解槽的軸向夾角制成在10°-80°之間均可，若制成35°-50°之間的夾角時電解效果會更佳。
5.權(quán)利要求1、3和4所述管狀旋流式電解槽，當電解液或電解物料分別通過陰極和陽極電解室時，一般情況下采用陰極液與陽極液相互順流的方式循環(huán)流動。當電解過程中的電解物料反應進行較快并且電導率也較高時，陽極液和陰極液可采用相互逆流的方式分別進入陽極室和陰極室，這樣可以避免由于電解反應過程所產(chǎn)生的電解液濃差變化而引起電流密度不均的現(xiàn)象。
專利摘要本實用新型是適用于電化學反應的一種電解裝置，它既避免了平面板框式電解槽電解過程中電解電流密度分布不均勻而導致電流效率降低的問題，又充分發(fā)揮了管狀排擠式反應器的化學反應效率高的特性，并且在反應過程中使物料在不降低流速的情況下而增加了在其電解槽內(nèi)的停留時間，這樣就使電極面積相對得到增加，因而可提高電解效率。它由陰電極、陽電極、螺旋導流板、隔膜、陰極液分配器、陽極液分配器、電解槽體、密封件、緊固件以及相應配套的陰極液循環(huán)泵、陽極液循環(huán)泵、陰極液儲槽、陽極液儲槽、直流電源、電壓調(diào)節(jié)器等組成。它可用于適合電化學反應的化工生產(chǎn)、污水處理以及離子水產(chǎn)生等電解過程中。
文檔編號C25B9/00GK2545217SQ0223575
公開日2003年4月16日 申請日期2002年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月28日
發(fā)明者李奮明 申請人:李奮明