[发明专利]用于获得碱金属氯化物溶液的电解产物的设备

说明书

本发明涉及一种用于获得碱金属氯化物溶液的电解产物的设备，所述设备包括电化学反应器，该电化学反应器由一个或多个模块化的电化学元件(电池)代表，所述电化学元件液压地并行连接，反应器的阳极室和阴极室通过管状的、多孔的陶瓷隔膜分开，该隔膜同轴地布置在模块化的电化学元件(电池)的电极之间，阳极室的入口与用于在压力下输送盐溶液的装置连接，出口与用于稳定阳极室中的预先给定的过压的装置连接，该装置与用于电化学阳极反应的气态产物与淡水流的混合装置连接，电化学反应器的阴极室是阴极电解液循环回路的组成部分，该回路还包括用于使氢气与阴极电解液分离的电容式(容积式)分离器、从分离器的接收容器排出过量的阴极电解液的装置和用于冷却循环的阴极电解液的热交换器，在此所述设备包括为了调节pH值将阴极电解液添加至氧化剂溶液的计量装置。根据本发明规定，在阴极循环回路中包括用于使泵液循环的具有溢流装置的循环泵，所述循环泵确保了使阴极电解液连续地经由热交换器、阴极室和用于使氢气与阴极电解液分离的电容式(容积式)分离器强制循环，在此与泵入口连接的分离器的接收容器比电化学反应器更低，从而使得分离器的接收容器中的阴极电解液的液位在进入电化学反应器的阴极室的入口管接头(多个入口管接头)之下，该液位通过用于从循环回路中排出过量的阴极电解液的管接头(连接管)的位置来确定，且在从用于使氢气与阴极电解液分离的电容式(容积式)分离器排出氢气时，安装有冷却的水分分离器，该水分分离器的冷凝液收集容器通过计量泵与通向淡水流与气态氧化剂混合物的混合装置的淡水输入管路连接。

本发明涉及化学工艺领域并且尤其是涉及用于电解水碱金属氯化物溶液的设备，以便制造氯气、氯化合物、氧气、臭氧和过氧化氢化合物，并且可以应用于医药、食品工业，以及在水的处理(净化)和消毒时使用。

在使用其中集成电解设备的不同液压规划的情况下，通过使用隔膜法操作处理电解设备的阳极室中的初始溶液，基于碱金属氯化物溶液的阳极氧化产物生产消毒液的方法是已知的。

因此在专利RF No.2148027,C02F1/46,1999(РФ№2148027)中公开了一种用于消毒剂的制造方法并且描述了一种用于制造这种消毒剂的装置。该发明描述了通过将饮用水与碱金属氯化物溶液混合来制备原始溶液，以及在以隔膜法运行的主电解设备的阳极室中，并随后在以隔膜法运行的副电解设备的阳极室中所获得的原始溶液的后续处理(加工)。在此，两个电解设备的阴极室均与辅助电解液容器(阴极电解液容器)连接并且通过在电解设备的电极室中的对流和气体提升流而循环工作。要制造的消毒溶液的参数通过使原始溶液与来自循环回路的阴极电解液混合来调节，该循环回路对于主电解设备和副电解设备来说是一致的。引入碱性阴极电解液至原始溶液能够实现对最终产物、消毒剂的pH值进行控制。在副电解设备的陶瓷超滤隔膜上的范围为0.1至1.4kgs/cm²的差压在隔膜的孔隙中产生压差，该压差确保了离子选择性的(离子敏感的)电荷通过阳离子(钠离子)从阳极室转移进入阴极室。陶瓷超滤隔膜在电场中工作时，与由压差预先给定的过滤场重叠时会成为有效的离子选择性的隔壁(此处为阳离子活性膜)。通过保持目标溶液的pH值在中性范围内，这种技术解决方案能够制造低腐蚀性的溶液。这种技术解决方案的缺点在于，在目标产物(消毒溶液)中，除了阳极室中的分解产物之外，还大致以相同的量形成有伴随物质(氯化钠)，这种情况由在设备的工艺流程链中连续液态转换原料的工艺引起。

已知方案的缺点还在于，难以稳定系统的运行参数，该运行参数随时间自动改变，尤其是在矿物含量由于饮用水的化学成分改变而引起波动时。用于主电解设备和副电解设备的共同的阴极电解液-循环容器的存在当每次接通系统时或者说在改变系统的运行状况时(改变电流强度、流量)需要非常多的时间用于稳定系统运行，在此过程中金属的二价阳离子不受控制地从阴极室转移到阳极室中。这种现象减少了所获得的消毒剂的杀孢活性的持续时间，因为二价金属离子在氧化剂溶液中的存在会加速次氯酸的分解(化学分解)。即使在电化学系统停止时，在浓的碱液(阴极电解液)与阳极室中的被稀释的电解液(阳极电解液)跨膜相互影响时，多价金属的阳离子氢氧化物沉积在隔膜的多个孔中。这种现象同样导致了系统的运行参数随时间变差并且导致了必须定期利用酸溶液清洁电化学反应器的阴极室。