[发明专利]一种高电密低电耗电解单元槽装置及其气液分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及电解槽装置及其气液分离方法，属于氯碱工业，具体涉及一种高电密低电耗电解单元槽及其气液分离方法。

背景技术

电解单元槽主要作用是通过消耗精制盐水进行下列主要的电化学反应。

氯化钠按下列反应在阳极室的盐水溶液中被分解：NaCl→Na⁺+Cl^-

主要的阳极反应有氯离子的氧化反应生成气态Cl₂：2Cl→Cl₂+2e^-

阳极室中的钠离子和水一起穿过离子交换膜移动到阴极室，水在阴极室中被电解，反应式如下：2H₂O+2e^-→H₂+2OH^-

主要的阴极反应是氢离子的还原产生气态H₂和氢氧离子，钠离子与氢氧根离子结合生成氢氧化钠：Na⁺+OH^-→NaOH

整个电化学反应可被概括成如下反应：2NaCl+2H₂O→2NaOH+Cl₂+H₂

把纯水加入到循环氢氧化钠管线中以便调节阴极室中烧碱的浓度。淡盐水和氯气一起排到阳极室外部。阴极室产生的氢氧化钠和氢气一起排放到阴极室外部。用纯水将循环的氢氧化钠溶液稀释，加入到阴极室中。作为高能耗产业，节约能源，提高效率，采用新技术新方法降低能耗是首要考虑的，传统的电解槽主要由离子交换膜以及分别设置于离子交换膜两侧的阳极室和阴极室组成，阳极网和阴极网之间距离约2～3mm，会产生电压降，而电解过程中，电解液消耗需要补充新的电解液，新补充的电解液和原电解液存在着浓度差，补充的电解液容易直接从溢流口流出，不能与原电解液充分混合，气液分离效果不好，会造成电解不完全，影响电解效果，也容易造成电解槽内局部温度过高，对电解槽和膜造成损坏。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种高电密低电耗电解单元槽装置。

本发明高电密低电耗电解单元槽装置，包括离子交换膜、阴极、阴极折流板、阳极折流板、阳极、离子交换膜、复极极框，水和循环氢氧化钠入口连接于阴极室下端，精制盐水入口连接于阳极室下端，氢气和氢氧化钠出口连接于复极极框上端阴极侧中空框架阳极顶部室，氯气和淡盐水出口连接在复极极框上端阳极侧中空框架阴极顶部室；所述的离子交换膜、阴极、阴极折流板、阳极折流板、阳极、离子交换膜)固定于复极极框上；所述的离子交换膜)、阴极折流板固定于复极极框上，构成阴极室，所述的阳极折流板、离子交换膜固定于复极极框上，构成阳极室；所述单元槽内，阴极侧有阴极气液分离区，阴极侧气液分离区连接于阴极室上端、复极极框上端中空框架内；所述单元槽内，阳极侧有阳极气液分离区，阳极侧气液分离区连接于阳极室上端，复极极框上端中空框架内。单元槽内复极极框框架上增加阴极侧气液分离区和阳极侧气液分离区。

优选的，阴极侧气液分离区包括细长形分离狭缝、下导管、气液分离室、阴极顶部室。

优选的，阳极侧气液分离区包括细长形分离狭缝、下导管、气液分离室、阴极顶部室。

优选的，阴极区有阴极网和阴极折流板。

优选的，阳极区有阳极网和阳极折流板。

优选的，阴极网采用圈形弹簧和细编织网，阴极折流板形状采用连续V形。。

优选的，阳极网采用精细网结构，阳极折流板形状采用连续V形。

优选的，离子交换膜采用Flemion 8934型号。

优选的，阴极网材料选用镍材。

优选的，阳极网材料采用钛材

优选的，细编织网为一片式编织网。

优选的，复极极框采用凹槽和胁状突起交错排列。

优选的，氢气和氢氧化钠出口、氯气和淡盐水出口管采用特氟隆涂料。

本发明还公开了一种高电密低电耗电解单元槽气液分离方法，其按如下步骤：

a、氯气和淡盐水分离：阳极侧电解产生的氯气和未参加电解的氯化钠形成了氯气和淡盐水气液混合，氯气和淡盐水经过阳极折流板，进入阳极侧气液分离区进行气液分离。

b、氢气和氢氧化钠分离：由相邻阳极侧的钠离子和水一起穿过离子交换膜移动到阴极室，在阴极室电解产生的氢气和氢氧化钠经过阴极折流板，进入阴极侧气液分离区进行气液分离。