[实用新型]一种三氟化氮电解槽的加料装置

说明书

本实用新型公开了一种三氟化氮电解槽的加料装置，属于三氟化氮制备领域。所述装置包括：储料槽、隔膜泵、电解槽和循环管道；其中，所述储料槽的出口通过管道和自动阀与隔膜泵入口连接，隔膜泵出口通过管道和自动阀与电解槽入口连接；循环管道一端连接储料槽，另一端连接电解槽，用于加料完毕后储料槽供给电解槽的电解液循环回到储料槽；隔膜泵与仪表空气气源连接；所述隔膜泵为两个以上并联设置，电解槽为两个以上并联设置。本实用新型所述的加料装置，能够实现对电解槽的连续补料，电解槽利用管道连续补料，能提高补料操作的安全性，提高电解槽产气收集率，降低人员成本，大规模安全制备NF₃气体。

技术领域

本实用新型属于三氟化氮制备领域，具体涉及一种三氟化氮电解槽的加料装置。

背景技术

工业上电解法生产NF₃主要是以氟化氢盐为电解质原料直接进行电解制备。制备三氟化氮电解液有多种体系，工业上常见的为NH₄HF₂，根据实验数据表明，以NH₄HF₂为电解质制备三氟化氮阳极气体中三氟化氮含量在30～50％，且因为 NH₄HF₂饱和蒸汽压比较大，其中的NH₄F为升华性物质，因为电解液的挥发造成电解液非电解损耗非常大，引起电解液配比发生无法计算的变化，调整困难，经常造成管道堵塞，进而选择与制氟体系比较接近的KHF+HF+NH₃体系。其中电解槽内部结构如图1所示，包括镍阳极1’，阴极柱2’，阳极柱3’，阴极区4’，投料口5’，换热油管6’，阳极区7’，隔膜8’，阴极组件9’，电解槽槽体 10’，换热夹套11’。电解槽由两组阴阳极组件组成，每组阴极和阳极平行排列，阳极采用镍阳极，用螺栓连接在铜吊架上，通过铜吊架与阳极柱连接，阳极柱由螺母固定在电解槽盖子上。阴极组件为板式阴极，阴极组件通过吊架板与阴极柱连接，阴极柱由螺母固定在电解槽盖子上，将阴极组件完全浸没并悬挂在电解液中。通过在阴极和阳极之间的隔膜，将两电极所产生的气体严格隔离开，防止发生混合。通过在两组阴阳极之间的换热管，和在电解槽槽体四周和底部的换热夹套来实现电解液的温度控制。加料口设置在阴极外围，不断添加的电解原料通过阴极组件附近的电解液的循环过程，与阴阳之间的电解液进行热量、质量的交换，促进电解反应的顺利进行。

通过对电解槽结构的分析发现，由于加料口设计在阴极外围，不断补充的电解原料需要先与阴极外围的电解液融合，融合后的电解液依靠浓度梯度，通过阴极板下部的液体空间进入阴阳极区间，再通过对流、扩散、电迁三种传质方式在阴阳极区间之间进行质量传递。由于三氟化氮电解反应是析气电极反应，随着气泡在电极表面的生成、长大、脱离及上升运动，促进电解液从阴极板上部流出，进行热量传递。电解槽阴极为板式结构时电解液流动示意图如图2所示，其中1”表示板式阴极，2”表示阳极，3”表示隔膜，4”表示加料管，5”表示换热管，6”表示电解槽槽体。单向补料设置不但使得电解槽产期收集率较低，原料浪费，并且非闭环操作无法连续补料，生产效率低，安全性差，不易控制，人员成本高，不适于大规模制备NF₃气体。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种三氟化氮电解槽的加料装置，能够实现对电解槽的连续补料，电解槽利用管道连续补料，能提高补料操作的安全性，提高电解槽产气收集率，降低人员成本，大规模安全制备NF₃气体。

本实用新型的目的由以下技术方案实现：

一种三氟化氮电解槽的加料装置，包括：储料槽、隔膜泵、电解槽和循环管道；

其中，所述储料槽的出口通过管道和自动阀与隔膜泵入口连接，隔膜泵出口通过管道和自动阀与电解槽入口连接；循环管道一端连接储料槽，另一端连接电解槽，用于加料完毕后储料槽供给电解槽的电解液循环回到储料槽；隔膜泵与仪表空气气源连接；

所述隔膜泵的数量为两个以上，且并联设置；