[实用新型]一种用于制备金属钠的熔融电解装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种熔融电解装置，具体地说，本实用新型涉及一种用于制备金属钠的熔融电解装置，属于金属钠的电解制备装置技术领域。

背景技术

金属钠可用于生产石油脱硫剂、氧化剂、漂白剂、染料、农药、医药中间体、催化剂、香料、有机化合物生产用的钠化合物和含铅汽油添加剂, 也用于钾、钛、锆、铌、钒、钽等金属生产，制生氧剂Na₂O₂及制钾、钠合金；近年来随着相关领域的技术进步及市场的需要，开始应用于核反应堆导热、钠电池、电光源等方面。

1807年英国化学家戴维(H.Davy)用电解氢氧化钠的方法制得金属钠。1890年英国人卡斯特纳(H.Y.Castner)在英国建厂，用电解氢氧化钠的方法生产金属钠。1921年美国人东斯 (J.C.Downs)研究成功电解熔融氯化钠制取金属钠。

制备金属钠的生产技术主要有烧碱熔融电解法、食盐熔融电解法和电解钠汞齐法等。

目前工业化生产以东斯法为主。小规模生产偶尔用到卡斯特纳法。电解钠汞齐法因环境保护的问题已基本不采用。

无论是东斯法的电解装置还是卡斯特纳法的电解装置都存在电解效率不够高、能耗较大的问题。

发明内容

本实用新型旨在解决目前制备金属钠的东斯法和卡斯特纳法的电解装置电解效率不高、能耗较大的问题，提供一种用于制备金属钠的熔融电解装置，能够大幅度提高熔融电解的效率，并降低能耗。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种用于制备金属钠的熔融电解装置，包括加热装置、装有阳极电解质的电解槽、阳极、阴极以及装有阴极电解质的隔膜管，所述的电解槽设置在加热装置内，所述的隔膜管和阳极从电解槽顶部插入电解槽内并且部分插入阳极电解质中，所述的隔膜管和阳极的顶部露出在电解槽外，其特征在于：所述的隔膜管为Na-β-Al₂O₃隔膜管，所述的阴极从隔膜管的顶部插入隔膜管并且部分插入阴极电解质中，阴极的顶部露出在隔膜管外，隔膜管的顶部还设置有用于排出金属钠的排钠管。

其中Na-β-Al₂O₃为本领域的公知材料，即Beta-Al₂O₃，Na-β-Al₂O₃隔膜管又称为β管。Beta-Al₂O₃是一大类铝酸盐的总称，它的通式为M₂Ox·Al₂O₃，M可为碱金属离子以及Tl⁺、Ga⁺、H₃O⁺、NH₄⁺等一系列阳离子，其中以Na-β-Al₂O₃最具实际意义，Beta-Al₂O₃一词如无特殊说明，一般指Na-β-Al₂O₃。

文献可见：

宋树丰、阴宛珊、卢苇。钠硫电池研发关键问题。东方电气评论，2011年第25卷。

N.Weber,J.T.Kummer,Sodium-Sulfur Secondary batteries,Proc.21^st Annual Power Sources Conference,1967,21:37-39.

本实用新型所述的阳极电解质和阴极电解质在常温是固体，工作时为熔融状态，其组分为本领域技术人员所知晓的常规组分。

本实用新型所述的电解槽顶部设置有带有真空阀的真空泵。

本实用新型所述的电解槽顶部设置有投料口。

本实用新型所述的电解槽上设置有用于测温的从电解槽顶部插入电解槽内部并且部分插入阳极电解质中的热电偶。

本实用新型所述的电解槽侧壁上高于阳极电解质液面的位置通有连接有尾气处理装置的尾气排放管。

本实用新型所述的排钠管连接有金属钠收集器。

本实用新型所述的隔膜管顶部设置有保护气体入口。

本实用新型所述的尾气处理装置和金属钠收集器为本领域技术人员所熟知的常规组件。

有益技术效果：