[实用新型]单极式离子膜法电解槽

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及一种单极式离子膜法电解槽，属于化工工业的氯碱行业中的机械设备领域。

(二)背景技术

目前在单极式离子膜法电解装置中，电解反应主体是由多个电极单元和离子交换膜通过密封垫片及采用拉杆紧固组合方式，由多组电解单元构成。而电极单元的结构直接影响到电流分布，电流分布均匀与否，不仅影响电流效率和电解电压，而且影响造价昂贵的离子膜寿命。因为电流分布不均匀，不仅造成阳极液和阴极浓度不均，还会使膜局部过电流，使膜受到损伤。现有的单极式离子膜法电解装置的阴极单元结构如图1所示，电流均匀轴向输入阴极多孔网面，电解质在阴极多孔网表面进行电解反应，同时该阴极多孔网面又兼作主要金属导体，将轴向均布输入电流集中，沿径向导出阴极电解单元。在电流集中沿径向导出方向上，阴极多孔网面径向断面电流密度呈梯度上升趋势，根据法拉第电解定律：电流的大小与反应物的减少量、生成物的增加量成正比。因此，电流密度分布不均，必然导致阴、阳极电解单元内物质浓度的不均匀。由电化学基础理论可知：浓差极化的产生会使过电位升高，电解电压升高，直接导致电耗上升，也极易使离子膜局部过电流而导致膜损伤。    

(三)技术方案

本实用新型的目的是解决阴极表面电流密度分布不均匀的问题，降低结构电压，延长活性阴极的使用寿命，避免单元槽框的应力集中。

本实用新型所设计的单极式离子膜法电解槽主要由多组电解单元组装构成，电解单元主要由阳极单元槽、阴极单元槽及离子交换膜组成，离子交换膜由密封垫片密封在阳极单元槽及阴极单元槽之间，阳极单元槽及阴极单元槽分别由四条边框构成的框架、框架两侧固定的电极网及位于框架内与电极网连接的筋板构成，在阳极单元槽及阴极单元槽的下端分别连接有电解液入口接管，上端分别连接有电解液出口接管，在阳极单元槽及阴极单元槽内的中间固定有棒状复合导体，棒状复合导体与筋板垂直固定连接在一起。

在实用新型中，阳极单元槽内的棒状复合导体的截面形状为圆形，阴极单元槽内的棒状复合导体的截面形状为类椭圆形。

在本实用新型中，阴极单元槽内的阴极是活性阴极。

本实用新型的阳极单元槽及阴极单元槽中，阳、阴极筋板通过缓冲波浪板与边框固定焊接在一起，以防止应力集中，破坏边框。

本实用新型所设计的单极式离子膜法电解槽的电解单元和离子交换膜通过密封垫片，采用拉杆紧固组合方式，形成多组电解单元，并结合串、并连导电连接组件，进而组装成为电解装置主体，外围配以阴、阳极气液分离器和阴、阳循环总管组合形成的循环系统，最终组成一套完整的单极式离子膜电解装置。

本实用新型的优点在于：

1.阴极单元结构采用电极→筋极→复合导体的电流导出结构形式，使结构电阻减小，使电极网面径向传导电流密度相对趋于均匀；由于复合导体形状设计合理，因此有利于电解质循环充分、均匀；

2.使用活性阴极，在实际工作中可保持比较长时期的稳定性和高电效，并且该电极制造工艺比较简单，易于控制；

3.原有的单极式离子膜法电解装置的导电形式及结构，决定了其电极单元的偏心结构特点，因而存在严重的应力集中的问题，多次导致框架出现裂纹，发渗漏的致命缺陷；而本实用新型采用缓冲波浪板来连接固定阳极筋板及边框，有效保护边框主体不被破坏，从根本上解决了阳极单元的渗漏问题。

本实用新型结构合理，电流分布均匀、合理，制造成本低，使用寿命长，可广泛应用于氯碱行业。

(四)附图说明

图1是现有的单极式离子膜法电解槽中阴极单元结构示意图。

图2是本实用新型的单极式离子膜法电解槽的结构示意图。

图3是本实用新型中单极式离子膜法电解槽中阴极单元电流导向示意图。

图4是本实用新型中阴极单元结构示意图。

图5是阳极单元的边框与筋板连接结构示意图。

图6是图5的A部局部放大图。

(五)具体实施方式