專利名稱：堿金屬次氯酸鹽的生產(chǎn)-貯存機(jī)組的制作方法
通過(guò)電解在水中的氯化物稀溶液，就地生產(chǎn)堿金屬次氯酸鹽，例如次氯酸鈉的方法是眾所周知的。改進(jìn)這些方法主要是為了避免運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移液態(tài)氯時(shí)產(chǎn)生安全方面的問(wèn)題。液態(tài)氯可用于通過(guò)與含水氫氧化鈉適當(dāng)混合制造次氯酸鹽溶液。所謂安全問(wèn)題主要涉及在大多數(shù)使用情況下使用的小容量系統(tǒng)，它們通常由那些缺乏專門(mén)技術(shù)的人員操作。如所知，次氯酸鈉是一種強(qiáng)氧化劑、漂白劑和消毒滅菌劑。它被廣泛應(yīng)用于活水處理，用于飲用水、游泳池和自助洗衣店的消毒。近來(lái)在市場(chǎng)上可買(mǎi)到固體次氯酸鈣，但它不能滿足上述要求，難以生產(chǎn)，尤其是非常昂貴。
如今，有各種類(lèi)型的電解液可用于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)次氯酸鹽?，F(xiàn)代大部分系統(tǒng)使用膜，例如US專利4129493中所介紹的。這種系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)和操作過(guò)程很復(fù)雜，需要合格的操作人員，所以投資大，運(yùn)行費(fèi)用高。一種合用的系統(tǒng)必須能在低成本下生產(chǎn)例如含0.1-1%活化氯的次氯酸鹽稀溶液。電解槽通常沒(méi)有隔膜，取決于工作類(lèi)型而有不同的結(jié)構(gòu)，可以間歇式工作，或連續(xù)式工作?，F(xiàn)有電解槽內(nèi)部的幾何形狀，取決于需要克服在其設(shè)計(jì)中沒(méi)有用生產(chǎn)次氯酸鹽稀溶液的隔膜的先有技術(shù)中存在的問(wèn)題，諸如-電流效率的損失。
次氯酸鈉的損失主要是由于化學(xué)性破壞，和分別在陰極和陽(yáng)極處發(fā)生的次氯酸鹽電化學(xué)還原和氧化。為了克服這種降解現(xiàn)象，電解液的溫度必須保持在15至40℃之間，并保持均勻的電流分布。按照先有技術(shù)，達(dá)到這些目的是通過(guò)盡量減小極間空隙和相關(guān)的焦耳效應(yīng)，并在電解槽內(nèi)部或外部，在系統(tǒng)中加入適當(dāng)?shù)臒峤粨Q器和氣體分配器，如US專利4495048所述。極間空隙不能減小到低于某個(gè)極限，否則會(huì)增加電化學(xué)破壞。高的電流效率要求次氯酸鹽的濃度在某個(gè)最大值范圍內(nèi)，通常約為1%。加在陽(yáng)極上的電催化覆蓋層的類(lèi)型必須是最佳的，以免產(chǎn)生次氯酸鹽化學(xué)分解的催化機(jī)理，如US專利4118307所述。
-電極的生垢。
某些氯化鈉稀溶液含有雜質(zhì)，如鎂、鈣、錳、鐵。這些雜質(zhì)沉積于陰極或陽(yáng)極上，會(huì)引起電流的不均勻分布，降低次氯酸鹽生產(chǎn)率，增加電解電壓，以及在大多數(shù)嚴(yán)重的情況下，腐蝕金屬零件。美國(guó)專利3874051公開(kāi)了一種系統(tǒng)，它基于高的電解速度(至少0.3米/秒)，使用低粗糙度的薄板狀陰極。EP0201951建議使用有大的活化面積的陽(yáng)極，例如粒子床或纖維床。EP0188320建議避免暴露電極側(cè)邊，并因此使進(jìn)口截面，流通截面和出口截面具有特殊幾何形狀。按照US4087337，采用圓形電極和為引起有效紊流的多孔結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極。US4087337建議使電流周期性反向，適當(dāng)調(diào)整電流密度，以便破壞沉積物的初始積聚。上述各種設(shè)計(jì)實(shí)際上是為了抑制電極生垢。對(duì)此，在文獻(xiàn)中還可找到其他的一些建議，例如，在電解過(guò)程開(kāi)始前，借助于離子交換樹(shù)脂，使氯化鈉稀溶液提純，或另一種方案是，周期性地間歇工作，接著用鹽酸或其他類(lèi)似溶液清洗電極。
-再循環(huán)裝置復(fù)雜。
US4118307和4693806建議利用排出氣體引起的自然再循環(huán)運(yùn)動(dòng)，代替借助于泵獲得的強(qiáng)迫再循環(huán)。取消泵可減少投資的運(yùn)行費(fèi)用(電能只需用于電解槽的工作)。取消轉(zhuǎn)動(dòng)件可提高工作可靠性。但通過(guò)仔細(xì)地驗(yàn)證US4118307和4693806發(fā)現(xiàn)，電解循環(huán)速度似乎距技術(shù)文獻(xiàn)規(guī)定的為獲得高的能量效率和最少的陽(yáng)極生垢所需的要求值相差很遠(yuǎn)。
綜合考慮，上述先有技術(shù)的電解槽，其內(nèi)部幾何形狀復(fù)雜和昂貴，從而使零件的裝配和分解過(guò)程復(fù)雜，而且它們?nèi)紱](méi)有能消除電極生垢，只是減少了電極生垢。
本發(fā)明的目的是，提供一種就地生產(chǎn)堿金屬次氯酸鹽的生產(chǎn)-貯存機(jī)組，其特點(diǎn)是成本低，可靠性高，甚至非技術(shù)人員也易于操作。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的機(jī)組具有一個(gè)改進(jìn)了的自然再循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能最佳地利用在電流通過(guò)和生成次氯酸鈉的同時(shí)，在電極之間存在并在管內(nèi)從氯化鈉電解液和水中上升的氫氣泡帶來(lái)的，在氣升中存在的勢(shì)能。尤其是本發(fā)明的機(jī)組可獲得高的電解再循環(huán)率，例如在電流效率和生垢速率之間，達(dá)到最佳關(guān)系。本發(fā)明的機(jī)組可根據(jù)選擇，設(shè)置控制堿金屬氯化物稀溶液即電解液溫度的裝置，該裝置基于空氣的強(qiáng)迫循環(huán)或進(jìn)行熱交換的水冷蛇管。
本發(fā)明創(chuàng)新的特點(diǎn)體現(xiàn)在上述自然再循環(huán)裝置中，它的裝配和分解簡(jiǎn)單，從而易于周期性清洗零件。
為了實(shí)現(xiàn)成功地在高電流效率下工作，所以用不著采用先有技術(shù)中復(fù)雜和昂貴的步驟，其中包括離子交換樹(shù)脂提純、電流反向和酸洗(隨之而來(lái)的損壞組件中零件的危險(xiǎn))。此外，伴隨著酸洗，還存在著廢液處理的問(wèn)題。
在一種最佳實(shí)施例中，本發(fā)明的機(jī)組包括(a)耐腐塑料如PVC或玻璃纖維增強(qiáng)的聚酯制的直立槽，它有一個(gè)開(kāi)口的上端，有一平的底部，平底通過(guò)支座與基礎(chǔ)分開(kāi)，以允許與外部電源的電氣連接。槽被設(shè)計(jì)成將組件(b)或裝在內(nèi)部或裝在外部(此時(shí)加上相應(yīng)的連接管)。
(b)組件包括-一對(duì)或多對(duì)電催化電極，它們?yōu)橥牡墓芗?例如圓柱形)或平行排列的薄板。盡管每個(gè)電極可起雙極性電極的作用，但最好用單極性的結(jié)構(gòu)。在多個(gè)雙極性平行電極的情況下，只有裝在外部的那些電極與電源連接。
陽(yáng)極由閥用金屬制，例如鈦，其形式或?yàn)檎w薄板，或在下部有孔的薄板，或多孔拉制金屬薄板，其上有電催化覆蓋層，用于在最高電壓較低時(shí)，促進(jìn)氯氣的生成，它最好位于陰極的外部。
陰極由金屬制，如鈦或其它適用的能在工作中耐腐蝕的導(dǎo)電材料，根據(jù)選擇設(shè)在最高電壓較低時(shí)析出氫氣的電催化覆蓋層。
電催化覆蓋層可以制在單獨(dú)的細(xì)金屬網(wǎng)上，再將后者焊在電極上，所以十分容易更換。避免短路用的分離器由加氟樹(shù)脂制成，例如PTFE、PVDF或類(lèi)似材料，它們保持預(yù)定的極間空隙，此空隙最好在2至5毫米之間。分離器可制成鈕扣形、夾子形、凸塊等，它貼靠在一個(gè)電極的表面上。
一氣升管有一開(kāi)口上端，用于將氣體/電解液流排入氣體/電解液分離區(qū)，并使電解液返回到槽中，氣升管下部有孔，它允許電解液流再循環(huán)地進(jìn)入極間空隙中。氣升管最好在圍繞電極的下部有較大橫截面，在過(guò)渡段減縮到一個(gè)橫截面較小的上部，使電解液容易氣升，電解液排入氫氣/電解液分離區(qū)。電解時(shí)在陰極放出的氫氣泡，通過(guò)氣升管上升，形成氫氣泡/電解液彌散系柱，它的密度相對(duì)于槽中基本無(wú)氣的電解液要低得多，因此建立了連續(xù)的靜力差，它迫使電解液進(jìn)入此組件底部，并因而進(jìn)入電極間的空隙中，以繼續(xù)不斷地進(jìn)行電解作用。管可用PVC或其他適合的塑性材料制，它圍繞著電極安裝，并借助于鈦或其他塑料或耐腐金屬制的彈性襯墊，互相保持預(yù)定的距離。管最好是圓形橫截面，但也可以是方的或矩形的橫截面或其他變型。
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，管的上部有較小的橫截面有利于氣升效應(yīng)，因此大大減少次氯酸鹽的電化學(xué)破壞和電極的生垢。反之，按先有技術(shù)的規(guī)定進(jìn)行工作，其電化學(xué)破壞率和電極生垢是不可接受的，最大可能的原因是降低了電解液通過(guò)電極的速度。另一種結(jié)構(gòu)對(duì)改進(jìn)氣升具有同樣良好的結(jié)果，此結(jié)構(gòu)包括一個(gè)沿其全長(zhǎng)橫截面相同的管，并且一根封閉管或桿插入此管上部的里面。此封閉管或桿可借助于定位架或支撐在內(nèi)部電極上定位。此內(nèi)部電極的直徑小于管的直徑。
在本發(fā)明的另一種實(shí)施例中，管和外部電極組合在一個(gè)單獨(dú)的元件中，但最好不包括陽(yáng)極。在這種情況下，電極由金屬板制的管構(gòu)成，在下部制有一些小孔，以允許電解液流進(jìn)入極間空隙;有一個(gè)過(guò)渡段，使管減縮到橫截面較小的上部，并如上所述有一個(gè)開(kāi)口的上端。
(c)一個(gè)或多個(gè)排放閥，用于排出制成的次氯酸鹽;
(d)連接管，在組件裝在槽外時(shí)，用于使電解液流入或流出組件，此組件設(shè)有連接/隔斷閥。
已經(jīng)證明，采用本發(fā)明的機(jī)組，可促使在陰極放出的氫氣有足夠的氣升，以維持電解液有效地再循環(huán)。必須對(duì)一定量的氫氣提供足夠的上升運(yùn)動(dòng)，氫氣量是輸入電極總電流的函數(shù)，在這里不象在利用泵的情況下那樣，既不需要電解液的控制裝置，也不需要任何失靈控制裝置。
本發(fā)明的機(jī)組可包括一個(gè)或多個(gè)組件，各組件可裝在此機(jī)組之內(nèi)或之外。當(dāng)組件裝在外面時(shí)，它可與一個(gè)以上的槽連接。機(jī)組可單個(gè)使用，或多個(gè)機(jī)組串聯(lián)或并聯(lián)。至于液路連接，當(dāng)使用不止一個(gè)機(jī)組時(shí)，這些機(jī)組通常為串聯(lián)，以便在串聯(lián)的最后一個(gè)機(jī)組出口，獲得高濃度的次氯酸鹽。
本發(fā)明的機(jī)組盡管可以連續(xù)工作，但特別適用于間歇性工作。
工作方法可概述如下一槽內(nèi)加滿在水中約含30gpl的Nacl稀溶液。最好在槽內(nèi)先加一部分水，然后加入氯化鈉總量，再加水直到槽內(nèi)作有標(biāo)記的液面處;
-槽內(nèi)加注到作記號(hào)的液面后，施加電流到預(yù)定的電流強(qiáng)度(加載);
-在陰極放出的氣態(tài)氫氣泡彌散到周?chē)碾娊庖褐?，此彌散系向上升到裝在氣升管內(nèi)的電極上方(從大橫截面部分到小橫截面部分)，并不斷從管的開(kāi)口端涌出，到槽內(nèi)的液體表面上，根據(jù)選擇，可通過(guò)多孔的滴流板，在那里，通過(guò)水的蒸發(fā)取得冷卻效果;
-氫氣釋放到空氣中，用周?chē)拇笕莘e空氣，沒(méi)有任何限制地進(jìn)行稀釋，以避免產(chǎn)生氫/氧爆炸的危險(xiǎn)。如果電解在封閉的空間內(nèi)進(jìn)行，則必須設(shè)有適當(dāng)?shù)臍錃獬隹凇?br> 氫通過(guò)管上升的氣升效應(yīng)，可將新鮮的電解液引入極間空隙中。氣升效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)有4條，即
-在沒(méi)有泵的情況下，自動(dòng)地高速進(jìn)行電解循環(huán);
-減小了生產(chǎn)次氯酸鹽對(duì)陽(yáng)極造成的破壞;
-減少陰極生垢;
-在槽內(nèi)的溶液中完成氯化鈉的溶解和制得次氯酸鹽的均勻化。
在間歇工作的情況下，輸入電流直至獲得所要求的次氯酸鹽的濃度，溶液在重力作用下通過(guò)排出閥輸入貯存槽。當(dāng)組件裝在槽外部時(shí)，用液體的連接/隔斷閥可接通或關(guān)斷第二槽。
由于方法可靠，所以基本上不受外介因素的影響，當(dāng)給機(jī)組加上電流時(shí)，電解持續(xù)時(shí)間可由定時(shí)裝置來(lái)主動(dòng)控制，在預(yù)定的電解時(shí)間結(jié)束時(shí)，此定時(shí)裝置停止電流進(jìn)入機(jī)組。
機(jī)組具有固有的可靠性，因此設(shè)備破壞或產(chǎn)生故障，將不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。
本發(fā)明另一種實(shí)施例，其目的在于使溶液更有效地冷卻，從而可獲得濃度更高的次氯酸鹽溶液和/或更好的電流效率，機(jī)組可以固定一個(gè)上段，它包括-多孔滴流板，裝在槽的里面，并用耐腐材料例如PVC制成，此板借助于支承件使之水平地固定在槽的上部;
-裙板，固定在此板上部;
-去霧器，裝在從氣升管流出氣體/電解液的出口上方，由一層交織或重疊的PVC網(wǎng)構(gòu)成;
-防爆式風(fēng)扇，裝在滴流板之下，液面之上，槽體之外。
在本發(fā)明的這一實(shí)施例中，氫/電解液混合物通過(guò)氣升管上升，排出管外，進(jìn)入氣體/電解液分離區(qū)。氣體/電解液彌散系借助于裙板分布在滴流板上，在那里通過(guò)去霧器后，氫氣泡釋放出來(lái)排入大氣中。電解液在滴回槽中時(shí)，主要是通過(guò)蒸發(fā)，被風(fēng)扇造成的空氣流冷卻?？諝饬鲬?yīng)有足夠的體積，以便將氫氣稀釋到爆炸極限之下，并避免積聚在滴流板和電解液面之間。風(fēng)扇電源一旦中斷，將自動(dòng)切斷來(lái)自整流器的電流，并接著中斷電解過(guò)程和氫的生成。
另一個(gè)裝置用于降低電解液的溫度，它可單獨(dú)使用，或與上述系統(tǒng)組合使用，此裝置基于附加一根鈦或其他耐腐金屬制的金屬管，根據(jù)選擇，它可以是浸入電解液中的蛇形管，管內(nèi)輸入冷卻劑，例如冷卻水或鹽水，此裝置使電解液的冷卻變得更為容易。
現(xiàn)參見(jiàn)附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，各圖中相同部分用同一編號(hào)，其中

圖1 本發(fā)明具有一個(gè)裝在槽內(nèi)的組件的簡(jiǎn)單實(shí)施例橫截面圖;
圖2 圖1之詳圖，為了表示組件在槽底的機(jī)械連接;
圖3 本發(fā)明另一種實(shí)施例，組件裝在槽的外面;
圖4 本發(fā)明機(jī)組的一種實(shí)施例橫截面圖，帶有通過(guò)強(qiáng)迫空氣流降低電解液溫度的裝置;
圖5 圖4實(shí)施例頂視圖;
圖6 三臺(tái)圖4實(shí)施例中的電解槽串聯(lián)時(shí)的液體連接，圖中未表示的電氣連接可以并聯(lián)或串聯(lián)。
參見(jiàn)圖1，本發(fā)明的機(jī)組包括一個(gè)圓柱形槽1，它的頂端開(kāi)口，槽中有水平面標(biāo)記2，底7，支座8和排放閥6。在底7上連接著一個(gè)組件，它包括一根管，管的下部橫截面3較大，圍繞著一對(duì)同心的電極，管有一個(gè)收縮的過(guò)渡區(qū)，以及有一個(gè)較小橫截面5的上部。下部3有孔4，使電解液可流入電極間的空隙中。電極借助于電氣接頭9與電源(圖上未示)相連。圖2表示組件詳情，組件包括管下部3、通過(guò)收縮區(qū)部分減到小橫截面的上部5、陽(yáng)極11、陰極10、分離器13、電氣接頭9和支座15。由耐腐蝕的彈性材料制的彈性定位架12，保持陽(yáng)極11與管之間的間隔距離。在電極、支座15和槽底7之間的液體密封用兩個(gè)密封墊14來(lái)保證，它們用三聚物如EPDM或其它適用的不導(dǎo)電耐次氯酸鹽溶液腐蝕的彈性材料制成。極間空隙用分離器13來(lái)保持，分離器13用氟化樹(shù)脂制成按鈕狀，例如為PTFE、PVDF或類(lèi)似的加在陽(yáng)極上的材料。槽中裝有圖中未表示的排放閥，用于放出槽內(nèi)的液體。支座15用螺釘16裝在槽底7上。因此，固定在組件上的支座15很容易拆卸，并在一旦拆卸后，各部分便很容易分解，以便于定期清洗，如果要在具有高電流效率的情況下進(jìn)行生產(chǎn)，則定期洗洗是必要的。
圖3表示本發(fā)明一種實(shí)施例的橫剖面，其中兩個(gè)槽，在液流方面與本發(fā)明的一個(gè)組件連接，本發(fā)明的此組件有管、一對(duì)電極、固定在輸入管24上的連接/隔斷閥22、以及排放閥6。閥22可以開(kāi)或關(guān)，以便使組件與槽中之一連通，并在電解過(guò)程結(jié)束時(shí)與另一個(gè)連接。氣升管的出口在氣體/液體分離區(qū)，它的上面設(shè)有去霧器，圖中沒(méi)有表示。輸入管24通過(guò)管上的孔4與組件連接。
圖4表示本發(fā)明另一種實(shí)施例，其中，組件除了有圖1-2中所表示的同樣零件外，還包括在槽1上部用螺釘水平地松連接在槽中支撐環(huán)對(duì)面的多孔滴流板19，以及，在滴流板19上面有裙板18，目的是將從管5放出的氣體/電解液彌散系，均勻分布在滴流板19上。為了清洗，在分解此組件前，先拆下螺釘，便可拆下裙板和滴流板。風(fēng)扇20提供足夠的氣流，以避免可能留下的截留在滴流板19與電解液面2之間的氫氣有任何聚集。風(fēng)扇并將通過(guò)滴流板19的孔從滴流板滴下的電解液中的水蒸汽吹除，因此，通過(guò)蒸發(fā)易于冷卻。在圖1和3的實(shí)施例中不需要進(jìn)口17，因?yàn)樗鼈兊捻敹碎_(kāi)口，在這里則通過(guò)進(jìn)口17可引入制成濃度為30克/升NaCl溶液所必須的一定量的鹽和水。在圖1和3的實(shí)施例中，鹽可直接或如圖3所示通過(guò)濾23輸入槽中。
圖5是圖4所示組件的頂視圖，由圖中可以看到滴流板19上的孔。
圖6表示適用于進(jìn)行連續(xù)式電解的在三個(gè)圖4所示電解槽串聯(lián)時(shí)的液流連接，而間歇式電解最好采用圖1-4的機(jī)組。輸入管24將生成的次氯酸鹽從一個(gè)機(jī)組輸往另一個(gè)機(jī)組。
采用本發(fā)明的機(jī)組可有不同的實(shí)施例。例如，氣升管的頂端略低于液面2。這一實(shí)施例無(wú)疑是高效率的，然而表示在圖1-4中的實(shí)施例更為可取，因?yàn)樗鼈兛杀容^容易放出氫氣和由于增加水的蒸發(fā)而可更有效地冷卻，盡管大量濕氣夾帶在氫氣中被排出。
顯然，電氣連接不僅可以在槽底，也可以在槽頂部，例如在側(cè)面或蓋上，或若存在滴流板19，也可以在滴流板上。在這種情況下，不再需要密封墊片14。
此外，當(dāng)組件裝在槽外時(shí)，管和外部電極組合在一個(gè)元件中的實(shí)施例有更多的優(yōu)點(diǎn)。這種組合元件可有各種橫截面，如圓形、矩形或方形，組合元件與管的縮減過(guò)渡段相接，后者用于將下部的大橫面調(diào)整到上部的小橫截面。反電極通過(guò)支座裝在組合元件(管/電極)里面。電解液通過(guò)一根連接管從槽流到組件，而在電解過(guò)程結(jié)束時(shí)，通過(guò)關(guān)閉連接/隔斷閥，便可與組件斷開(kāi)，在這種情況下，槽可以改用作貯存槽。因此電解作用可一直進(jìn)行到在一個(gè)槽中的次氯酸鹽具有所要求的濃度，在這一時(shí)刻，液體流往另一槽。
下列一些例子表示用本發(fā)明的各種實(shí)施例進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果。顯然，本發(fā)明不僅限于此。
例1如圖1所示機(jī)組具有下列特點(diǎn)-槽總高度 1500毫米距離地基 250毫米直徑 400毫米體積(可用于電解液的) 150升-陽(yáng)極空心管415毫米長(zhǎng)，內(nèi)徑50毫米，外徑53毫米，拉制網(wǎng)紋鈦板，1級(jí)，有DSA(R)覆蓋層，De Nora Permelec S.P.A制-陰極空心管410毫米長(zhǎng)，外徑44毫米，鈦制，1級(jí)-極間空隙 3毫米-管 PVC管下部 500毫米長(zhǎng)，內(nèi)徑62毫米，在下側(cè)邊制有50毫米長(zhǎng)的槽上部 750毫米長(zhǎng)，內(nèi)徑12毫米-氣升量 150升/小時(shí)-電流 100安(4伏)脫水級(jí)純氯化鈉加入盛有水的槽中，水沒(méi)有經(jīng)過(guò)軟化或消電離過(guò)程。試驗(yàn)在下列條件下進(jìn)行-平均環(huán)境溫度 24-32℃-相對(duì)濕度 70-95%-水溫 30℃-水中氯化鈉濃度 30克/升試驗(yàn)結(jié)果如下(試驗(yàn)結(jié)束時(shí))試驗(yàn)時(shí)間
16小時(shí) 20小時(shí)(16小時(shí)后延長(zhǎng)至)-制得氯氣 1185克 1290克-所得氯氣濃度 7.9克/升 8.6克/升-電能消耗 5.4千瓦時(shí)/公斤 6.2千瓦時(shí)/公斤-氯化鈉消耗(*) 3.8公斤/公斤 3.5公斤/公斤-溶液溫度 35℃ 39℃＊此例和下述各例中，NaCl消耗量表示為每制得一公斤氯氣所消耗NaCl的公斤數(shù)。
例2例1中的機(jī)組改為如圖4所示，以改善電解液的冷卻和用空氣稀釋氫氣，以保持處于爆炸危險(xiǎn)極限之外。組件的高度為1700毫米，在附加的200毫米中裝入下列零件a)PVC制的多孔滴流板，有一個(gè)中心孔用于穿過(guò)管的上部，并用一些螺釘固定;
b)在滴流板上部的裙板;
c)20瓦風(fēng)扇，固定在滴流板下方，液面之上，槽側(cè)的孔中。
氫/電解液混合物通過(guò)氣升管上升，并借助于裙板公布在滴流板表面上，在那里，氫氣釋放到大氣中。通過(guò)風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣流冷卻電解液，冷卻主要靠電解液滴入槽中時(shí)的蒸發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
所得的結(jié)果如下(試驗(yàn)結(jié)束時(shí))試驗(yàn)時(shí)間
16小時(shí) 20小時(shí)(16小時(shí)后延長(zhǎng)至)-制得氯氣 1230克 1335克-所得氯氣濃度 8.2克/升 8.9克/升-電能消耗 5.2千瓦時(shí)/公斤 6.0千瓦時(shí)/公斤-氯化鈉消耗 3.7公斤/公斤 3.4公斤/公斤-溶液溫度 34℃ 35℃例3與例1相同的機(jī)組，在槽中增加蛇形冷卻管，它由輸入冷卻水的鈦管組成。冷卻水通過(guò)槽的流率為150升/時(shí)。
獲得下列結(jié)果(在試驗(yàn)結(jié)束時(shí))試驗(yàn)時(shí)間16小時(shí) 20小時(shí)(16小時(shí)后延長(zhǎng)至)-制得氯氣 1245克 1365克-所得氯氣濃度 8.3克/升 9.1克/升-電能消耗 5.1千瓦時(shí)/公斤 5.7千瓦時(shí)/公斤-氯化鈉消耗 3.6公斤/公斤 3.3公斤/公斤-溶液溫度 32℃ 34℃在例1的機(jī)組不同的實(shí)施例中，電極的長(zhǎng)度較少，以便保持電流密度為陽(yáng)極2200安/米2，陰極2500安/米2，給出下列結(jié)果(試驗(yàn)結(jié)束時(shí))
20小時(shí) 22小時(shí)(20小時(shí)后延長(zhǎng)至)-等效氯產(chǎn)量 1500克 1545克-所得氯氣濃度 10.0克/升 10.3克/升-電能消耗 6.5千瓦時(shí)/公斤 6.9千瓦時(shí)/公斤-氯化鈉消耗 3.0公斤/公斤 2.9公斤/公斤-溶液溫度 33℃ 34℃例4在與例1同樣的機(jī)組中，陰極上有用于放出氫氣的催化覆蓋層，其形式為一個(gè)活化閥金屬網(wǎng)。獲得下列結(jié)果(在試驗(yàn)結(jié)束時(shí))試驗(yàn)時(shí)間10小時(shí)-制得氯氣 895克-所得氯氣濃度 5.9克/升-電能消耗 4.2千瓦時(shí)/公斤-氯化鈉消耗 5.0公斤/公斤-溶液溫度 32℃
權(quán)利要求
1.一種堿金屬的次氯鹽生產(chǎn)/貯存機(jī)組包括至少一個(gè)槽1、槽上所作的電解液液面標(biāo)記2、槽底7、一個(gè)或多個(gè)排放閥6、輸入電解液的進(jìn)口孔、支座8、至少一對(duì)電極，亦即至少一個(gè)用于放出氫氣的陰極10和至少一個(gè)有電催化覆蓋層用于生成氯氣的陽(yáng)極11，電極與外部的直流電源通過(guò)接頭9電氣連接、以及通過(guò)氫的氣升到電極上方，促進(jìn)電解循環(huán)的裝置，其特征為此裝置至少有一個(gè)裝在槽內(nèi)或槽外的組件，并包括有支承板15、密封墊14、制有孔4的氣升管下部3，孔用于流入基本不含氣的電解液、具有開(kāi)口上端的氣升管上部5，開(kāi)口端用于排出氫氣/電解液彌散系、氫氣/電解液彌散系分離區(qū)，至少上述組件的下部3包圍著電極。
2.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為氣升管有不同的橫截面，下部3有較大橫截面，它與電極等高，上部5橫截面較小，以及，在中部是縮減截面的過(guò)渡部分。
3.按照權(quán)利要求2所述之機(jī)組，其特征為管的上部5和下部3制成兩個(gè)分開(kāi)的部分，它們通過(guò)中間過(guò)渡部分固定在一起。
4.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為氣升管的全長(zhǎng)有相同的橫截面。
5.按照權(quán)利要求4所述之機(jī)組，其特征為氣升管包括插入其上部的封閉管或桿。
6.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為所述之組件裝在槽的內(nèi)部。
7.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為上部5的出口在槽內(nèi)溶液的液面之上。
8.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為上部5的出口在槽內(nèi)溶液的液面之下。
9.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為上述氫氣/電解液彌散系的分離區(qū)，包括在電解液液面2上方的滴流板19，和用于分布回槽電解液的裙板18。
10.按照權(quán)利要求9所述之機(jī)組，其特征為分離氫氣/電解液彌散系的去霧器在滴流板之上。
11.按照權(quán)利要求9所述之機(jī)組，其特征為它還包括一個(gè)防爆風(fēng)扇，它裝在滴流板之下，電解液液面2之上，槽體外部。
12.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為組件裝在外部，通過(guò)管21至少與一個(gè)槽1在液流上連接起來(lái)，管21中設(shè)有連接/隔斷閥22。
13.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為電極是同心配置的管。
14.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為電極是平行配置的薄板。
15.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為電極是多個(gè)插入式電極。
16.按照權(quán)利要求15所述之機(jī)組，其特征為電極是雙極性電極。
17.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為電極由整體薄板制成，至少在其下部制有孔。
18.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為電極用多孔控制板、篩或網(wǎng)制成。
19.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為一對(duì)電極中的一個(gè)是氣升管下部。
20.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為電極通過(guò)分離器13保持間距。
21.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為一對(duì)電極借助于定位架12與管下部3保持間距。
22.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為陰極10上有用于放出氫氣的催化覆蓋層。
23.按照權(quán)利要求22所述之機(jī)組，其特征為催化覆蓋層為細(xì)密的活化網(wǎng)。
24.按照權(quán)利要求1所述之機(jī)組，其特征為它還有冷卻管。
25.按照權(quán)利要求24所述之機(jī)組，其特征為冷卻管是電極之一。
26.通過(guò)電解堿金屬鹽稀溶液，生產(chǎn)次氯酸鹽的方法，其特征為此方法包括利用權(quán)利要求1-25所述之機(jī)組進(jìn)行間歇式的電解過(guò)程。
27.通過(guò)電解堿金屬鹽稀溶液，生產(chǎn)次氯酸鹽的方法，其特征為它包括利用權(quán)利要求1-25所述之機(jī)組進(jìn)行連續(xù)式的電解過(guò)程。
28.按照權(quán)利要求27所述之方法，其特征為多個(gè)按照權(quán)利要求1-25所述之電解槽連接成液流上為串聯(lián)的。
全文摘要
一種堿金屬的次氯酸鹽生產(chǎn)/貯存機(jī)組，至少有一個(gè)裝在槽內(nèi)或槽外的組件，并包括有支承板15、密封墊14、制有孔4的氣升管下部3、孔用于流入基本不含氣的電解液、具有開(kāi)口上端的氣升管上部5、開(kāi)口端用于排出氫氣/電解液彌散系，以及將電解液從氫氣中分離出來(lái)的區(qū)域。本發(fā)明還涉及利用上述機(jī)組，通過(guò)電解堿金屬鹽稀溶液，生產(chǎn)次氯酸鹽的方法。
文檔編號(hào)C25B9/06GK1092117SQ9312054
公開(kāi)日1994年9月14日 申請(qǐng)日期1993年11月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月11日
發(fā)明者塞拉菲妮·喬拉喬, 馬特利·羅伯托 申請(qǐng)人:德·諾拉·帕爾梅利有限公司