[实用新型]一种垂直一体化熔融电解提纯金属钠的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种熔融电解装置，更具体地说，本实用新型涉及一种垂直一体化熔融电解提纯金属钠的装置，属于金属钠的电解提纯装置技术领域。

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。

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。由上述方法制备出的粗钠杂质较多、纯度不高，需进行提纯才能供相关行业使用。目前使用较多的提纯装置主要有过滤装置和真空蒸馏装置。使用过滤装置可除去粗钠中的机械杂质，得到纯度≥99.5%的工业金属钠；利用真空蒸馏装置对金属钠进行提纯可得到纯度≥99.9%的高纯钠。上述两种装置的缺点在于：过滤装置的提纯纯度不高，无法满足高纯钠的提纯要求；真空蒸馏装置提纯纯度高，可以满足高纯钠的要求，但是其结构复杂、工艺流程复杂。

国家知识产权局于2013.2.27公开了一件公告号为CN202755066U，名称为“一种用于提纯金属钠的熔融电解装置”的实用新型专利，该专利涉及一种用于提纯金属钠的熔融电解装置，属于金属钠的电解提纯装置技术领域。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金属钠中，所述的隔膜管和阳极的顶部露出在电解槽外，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高纯钠中，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高纯钠的排钠管，该装置结构简单、工艺流程简单，提纯时几乎无副反应，反应效率接近100%；所产金属钠纯度较高，纯度可达99.9%以上。

上述提纯金属钠的熔融电解装置其排钠出口位于隔膜管顶部，阴极产物高纯钠的排出、收集不便；需通入保护气体在加压状态下才能排出高纯钠。

实用新型内容

本实用新型旨在解决现有提纯金属钠的熔融电解装置中出钠不便的问题，提供一种垂直一体化熔融电解提纯金属钠的装置，达到方便排出并收集阴极产物高纯钠的目的。

为了实现上述目的，本实用新型的具体技术方案如下：

一种垂直一体化熔融电解提纯金属钠的装置，包括电解槽、加热装置、Na-β-Al₂O₃膈膜管、阴极和阳极，其特征在于：所述的电解槽的顶部设置有阳极电解质投料口和阳极端保护气体入口，电解槽的底部开有金属钠出口；所述的电解槽内部空间为阳极电解质腔，所述的阳极从电解槽顶部插在所述的阳极电解质腔中，阳极部分露出在电解槽外；所述的Na-β-Al₂O₃膈膜管设置在阳极电解质腔中，Na-β-Al₂O₃膈膜管的顶部密封，Na-β-Al₂O₃膈膜管的底部与电解槽的底部连接，Na-β-Al₂O₃膈膜管内部为阴极电解质腔，所述的阴极电解质腔与所述的金属钠出口连通，所述的阴极分别为第一阴极和第二阴极，从电解槽底部插在所述的阴极电解质腔中，第一阴极和第二阴极部分露出在电解槽外；所述的电解槽下方设置有排钠管，所述的排钠管一端与所述的金属钠出口连通，另一端连接有金属钠收集器。

本实用新型所述的电解槽的顶部设置有气压传感器。

本实用新型所述的阳极电解质投料口与所述的电解槽之间通过管道连接，在管道上设置有阳极电解质投料口阀门。

本实用新型所述的垂直一体化熔融电解提纯金属钠的装置还包括温度传感器，所述的温度传感器从电解槽顶部插在所述的阳极电解质腔中，温度传感器部分露出在电解槽外。

本实用新型所述的排钠管上，从所述的金属钠出口到金属钠收集器之间依次设置有计量器和排钠管阀门。

本实用新型所述的计量器和排钠管阀门之间的排钠管上设置有阴极端保护气体入口。

本实用新型所述的阴极端保护气体入口通过管道与排钠管连通，管道上设置有阴极端保护气体入口阀门。