[实用新型]复极式单元电解槽

说明书

本实用新型涉及一种复极式单元电解槽。

在电解工业中，尤其是氯碱工业中的电解碱金属氯化物水溶液，一般都推荐应用离子膜法电解装置。以复极式电解装置而论，有各种不同的单元电解槽结构。有一种复极式单元电解槽是采用一块爆炸复合的三层复合板连接两个极性相反的两个反应室，四周用不锈钢和爆炸复合的钛－钢二层复合板的焊接件围成边框。用这种单元槽形成的电解装置的不足之处是三层复合板造价太高。为了降低造价，还有一种单元电解槽，它是用整板制成由带钩凸缘、构架壁和间壁构成的盘状构件，两盘状构件背靠背配置，用条形构架插在各构件的带钩凸缘和构架壁之间，从而形成两个反应室。这种单元电解槽的不足之处是刚度和强度较低，结构易发生变形；盘状构件的成形加工精度要求极高，需专用设备；此外，密封不易保证，在工作过程中容易发生泄漏及带动内部构件变形。

本实用新型的目的是要设计一种复极式单元电解槽，这种单元电解槽结构简单、造价低、容易加工制造，刚度和强度好、密封可靠、不易变形和泄漏。

本实用新型设计的复极式单元电解槽由背靠背配置的、在电上连接的阴极盘和阳极盘、由四个边框条构成的框架、通过导电肋条焊接到阴阳极盘上的阴极和阳极组成。阴极盘和阳极盘为四周带侧壁的盘状构件，侧壁上有进出口。边框条由一端带两侧凹槽的边框条本体、适配在两侧凹槽中的夹板条、在边框条本体的一端与夹板条固定连接的阳极密封件组成。在相对的边框条上连接有供电解液和电解产品流通的进出管道。阴极盘的四周与边框条本体固定连接，阳极盘的四周与阳极密封件固定连接。

为了进一步降低成本，防止阴极介质的腐蚀，在边框条本体的另一端还有与边框条本体固定连接的阴极密封件，阴极盘与阴极密封件固定连接。

为了改善阴极盘和阳极盘之间的导电性，在阴阳极盘之间还有导电板。

为了进一步提高单元电解槽的刚度和强度，在阴阳极盘之间还有两端插接在边框条本体内的支承板。

本实用新型设计的复极式单元电解槽具有下述优点。

1.采用结构简单的盘状构件用一般设备即可成形，结构简单，容易加工。

2.采用组合的边框条结构，不仅成本低、可解决阴阳极材质不同的焊接问题，而且所形成的框架为刚性构件，在使用中不易变形也不会带动阴阳极盘变形，而且两端的密封件可以通过机加工达到精确的尺寸要求。保证极距的尺寸。

3.密封可靠，不易泄漏。

4.刚度和强度好，尤其是带有支承板的单元电解槽。

图1 是本实用新型设计的复极式单元电解槽的正视图。

图2 是图1的俯视图。

图3 是图1的侧视图。

图4 是阴（阳）极盘的结构图。

图5 是边框条的立体图。

图6 由多个单元电解槽组成的电解装置的示意图。

下面将结合附图对本实用新型的实施方式及其效果作进一步的描述。

图1～图3是本实用新型设计的复极式单元电解槽的结构图。它由背靠背配置的、在电上连接的阴极盘1和阳极盘2，由四个边框条构成的框架3、通过导电肋条4焊接到阴阳极盘上的阴极5和阳极6组成。阴极盘1可以用镍、不锈钢或这些金属的合金板材加工而成，可以是整体结构，也可以裁剪后四角焊接而成，阴极盘中的导电肋条可用阴极盘的相同材料制成。阴极5可采用阴极盘相同的材料，或在其表面再涂以活性层，也可采用表面涂以镭铌镍涂层的不同材质，这些材料都可沿用通常使用的电解装置中用的阴极材料。阴极盘与阴极之间的空间即为阴极室。阳极盘2可以采用钛或钛合金，其加工方法可与阴极盘的加工方法一样。阳极6可以使用任何一般电解碱金属氯化物水溶液所使用的阳极材料。如钛、或钛合金，并再在这些材料表面涂以含钌、钛、铱等元素的活性层。阳极盘和阳极之间的空间为阳极室，阳极室内的导电肋条也与阳极盘的材料相同。阴极盘1和阳极盘2之间在电上连接。它们可以靠两盘底部紧密接触或在两盘之间加入导电板7后焊接实现电连接。加入导电板7再将阴阳极盘与导电板7焊接连成一体，则有更好的导电效果。阴阳极盘上均应分别连有进出管口（见图4）。框架3是由四个边框条构成的。各边框条之间可以采用焊接、螺钉连接等连接方式。边框条的结构见图5，它由边框条本体9、适配在边框条本体两侧凹槽中的两根夹板条10、11、在边框条本体一端与两根夹板条10、11固定连接的阳极密封件12、在另一端固定连接的阴极密封件13组成。边框条本体可以使用价廉的普通碳钢。阳极密封件12和夹板条10、11一般使用与阳极盘相同的材料，以便实现与阳极盘2之间的焊接。夹板条10、11与边框条本体间可采用螺钉连接、粘接等连接方式。而阴极密封件13一般使用与阴极相同的金属材料，它们与碳钢制成的边框条本体是很容易焊接在一起的，如果边框本体也使用不锈钢等材料制成，则阴极密封件就可以不需要，阴极盘就可直接焊接到边框条本体上。然后将四根这样的边框条按设计尺寸连接构成一个框架。可以看到这种结构的框架本身就是一种刚性结构，在使用中是不会变形的，而且根据极距的需要可分别对阴极密封件和阳极密封件的表面进行机加工，以便达到表面粗糙度和尺寸的要求。框架上应有相应的电解液和电解产品流通管口的进出口。在此框架内再安装阴阳极盘、导电板及支承板，并根据要求将导电板和阴阳极盘焊接在一起，再在阴阳极盘内焊入导电肋板和阴极、阳极，这就构成了本实用新型设计的复极式单元电解槽。采用本设计结构的若干个单元电解槽，每个槽之间放入离子交换膜，顺序配置后就可构成电解装置。阳极盘和阴极盘分别用1.5毫米厚和2毫米厚的板材。采用压弯成形，四周焊接而成。导电肋条每隔9.5厘米间距焊在盘的内侧。各导电肋条上有直径12毫米的孔20个，供电解液和电解产品通过。阳极是1.2毫米厚的钛板制成的多孔板或网孔板，即可以在板上打多个孔，也可以是板材拉网轧平形成的网轧，然后再涂以活性层。阴极是用1.5毫米的不锈钢板制成的多孔板或网孔板。导电板是钢和钛的复合板，用点焊将其分别与阴、阳极盘焊在一起。支承板用一般钢板条。导电板和支承板的厚度均为4毫米。阴阳极盘的尺寸为长×宽×高＝2356×1156×26毫米。用98对单元电解槽构成的电解装置的示意图见图6。该装置用于电解食盐水生产烧碱和氯气。按照阳极物料进口NaCl浓度305g／l，出口180g／l，阴极物料NaOH入口浓度30％，出口32％的工艺进行。结果如下：电流效率97％、单元电解槽槽电压3.15～3.2V，直流电耗≤2250KWH／t100％NaOH。在使用中，由于装置的刚性和耐温较好，因此不会发生变形、泄漏；由于极距精度高，在使用中不会变化，所以槽电压稳定；即使过程中因各种原因压差增大时，单元槽也不会变形，更不会破坏离子膜。