一种用于电解海水的氯化钠自动结晶回收装置

1.本发明属于电解海水技术领域，具体涉及一种用于电解海水的氯化钠自动结晶回收装置。


背景技术：

2.直接海水电解制氢作为一种新型的电解水制氢技术路线，受到了广泛的关注。海水中氯化钠的质量分数约为2.9％，随着海水电解的持续进行，需要向电解系统中补充电解消耗的水，而直接电解还是制氢中补充的是简单前处理后的海水，其中含有氯化钠。随着电解液中海水的不断补充，由于电解系统不消耗氯离子和钠离子，因此电解液中的氯化钠浓度持续升高，直至饱和析出。如果析出的氯化钠不及时从电解系统中排除，氯化钠固体会导致电解系统中电解液流经的管路堵塞，一方面会降低系统的稳定性，另一方面带来极大的安全隐患。
3.为了解决以上问题，提出本发明。


技术实现要素：

4.本发明第一方面提供一种用于电解海水的氯化钠自动结晶回收装置，所述氯化钠自动结晶回收装置包括：
5.回收装置主体1，氯化钠结晶罐2，循环泵3，可活动顶杆4，挤出管5，阀门6，冷却水腔体10，冷却水入口11，冷却水出口12；
6.其中，所述回收装置主体1为空腔结构，其内设置有氯化钠结晶罐2；所述氯化钠结晶罐2为双层结构，内层为电解海水容纳腔，夹层为冷却水腔体10，所述氯化钠结晶罐2下端具有氯化钠出口，氯化钠出口处设置有阀门6；
7.所述循环泵3通过电解海水运输管道与海水容纳腔连通以实现电解海水的循环输送；
8.冷却水入口11和冷却水出口12与冷却水腔体10连通；
9.可活动顶杆4贯通所述氯化钠结晶罐2且可垂直抵达所述阀门6以从氯化钠出口推出的结晶氯化钠固体；
10.所述回收装置主体1还包括氯化钠移出机构，用于将推出的结晶氯化钠固体移出回收装置主体1。
11.运行过程中，冷却水入口11和冷却水出口12可外接冷却水机进行循环。冷却水腔体10可对氯化钠结晶罐内电解液降温，达到氯化钠晶体析出的效果。
12.优选地，所述氯化钠移出机构包括：推动杆7，提拉杆8；
13.其中，所述提拉杆8设置在所述氯化钠结晶罐2的外侧，其可沿竖直方向上下移动，其下端部为提拉杆移出平台；
14.所述推动杆7设置在所述阀门6下方，该推动杆7可沿着水平方向移动，以将推出的结晶氯化钠固体推出到所述提拉杆移出平台。
15.优选地，所述氯化钠结晶罐2上部为圆柱形，下部为上大下小的锥体结构。
16.优选地，所述氯化钠结晶罐2下端的氯化钠出口连接有挤出管5，阀门6设置在所述挤出管5上。
17.优选地，所述氯化钠自动结晶回收装置还包括：控制系统，其控制循环泵3、可活动顶杆4、阀门6和氯化钠移出机构的启动和关闭。
18.优选地，所述氯化钠结晶罐内壁设置有促结晶层。具体的，所述氯化钠结晶罐内壁涂覆有促进氯化钠结晶的涂层，涂层可以包含纳米阵列化的金属氢氧化物、纳米阵列化的金属氧化物、纳米阵列化的金属磷化物、纳米阵列化的金属硫化物中的一种或几种。金属可以选自：镍、铁、钴、镁、铝、铜等中的一种或几种。
19.上述纳米阵列化的金属氢氧化物、纳米阵列化的金属氧化物、纳米阵列化的金属磷化物、纳米阵列化的金属硫化物可以通过现有技术制备得到。
20.纳米聚四氟涂层、纳米水滑石涂层、纳米过渡金属氧化物可以市场购买，通过现有技术制备得到。
21.本发明第二方面提供一种包含第一方面任一项所述的氯化钠自动结晶回收装置的海水电解系统，所述海水电解系统还包括：电解槽、氢气液分离器、氧气液分离器；
22.所述电解槽包含阴极、阳极、阴阳极之间的隔膜、固定阴阳极和隔膜的双极板和端板以及对所述阴阳极通电的电源装置；
23.所述电解槽内有电解液，所述氯化钠自动结晶回收装置的循环泵3与电解槽连通。
24.本发明第三方面提供一种第一方面所述的用于电解海水的氯化钠自动结晶回收装置的工作方法，包括如下步骤：
25.启动氯化钠自动结晶回收装置后，海水电解系统中的电解液通过循环泵3注入氯化钠结晶罐2中，冷却水腔体10内通入冷却水，电解液在冷却水循环的条件下进行冷却，由于氯化钠溶解度随温度降低减小，电解液温度降低后会在氯化钠结晶罐2内析出氯化钠，当氯化钠结晶达到一定量之后，可活动顶杆4向下移动并且打开阀门6将氯化钠挤出，所述推动杆7向右移动，将挤出的氯化钠晶体推至提拉杆8下端部的提拉杆移出平台，提拉杆移出平台上的氯化钠积累到一定量之后，该提拉杆8向上移动将氯化钠提出该氯化钠自动结晶回收装置，氯化钠结晶罐2内析出氯化钠之后的电解液通过循环泵3注入到电解海水系统中继续参加反应。
26.本发明的电解海水的氯化钠自动结晶回收装置的另一用法是：将冷却水可换成热水，通入冷却水腔体10以将氯化钠结晶罐2中的电解液加热，使得电解液在注入电解系统时与电解系统内温度保持较小的温差，提高电解系统的稳定性。
27.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
28.1、直接电解海水系统中的电解液可以导出到本实用新型的氯化钠自动结晶回收装置中，在该装置中析出氯化钠，再将析出氯化钠后的电解液加回电解系统中继续电解，这避免了电解海水系统中氯化钠析出而堵塞管路的问题且实现了氯化钠晶体的分离。
29.2、该氯化钠自动结晶回收装置的结晶罐为双层结构，外层可通冷却水，通过对电解液降温提高氯化钠的析出效率。并且在氯化钠的析出完毕后，冷却水可换成热水将电解液加热，使得电解液在注入电解系统时与电解系统内温度保持较小的温差，提高电解系统的稳定性。
30.3、该回收装置可实现自动提取氯化钠，当氯化钠在结晶罐析出后通过顶杆、推动杆和提拉杆排出自动回收装置，该过程可通过自动控制，减少了人为提取氯化钠的成本。
附图说明
31.图1是实施例1氯化钠自动结晶回收装置示意图。
32.附图说明：
33.1、回收装置主体，2、氯化钠结晶罐，3、循环泵，4、可活动顶杆，5、挤出管，6、阀门，7、推动杆，8、提拉杆，9、固体箱，10、冷却水腔体，11、冷却水入口，12、冷却水出口。
具体实施方式
34.下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
35.本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
36.本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。
37.在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语包括技术术语和科学术语具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
40.实施例1
41.一种用于电解海水的氯化钠自动结晶回收装置，如图1所示，包括回收装置主体1，氯化钠结晶罐2，循环泵3，可活动顶杆4，挤出管5，阀门6，推动杆7，提拉杆8，固体箱9，冷却水腔体10，冷却水入口11，冷却水出口12，控制系统。
42.回收装置主体1为中空结构，其内设置氯化钠结晶罐2，挤出管5，阀门6，推动杆7。
43.所述氯化钠结晶罐2为双层结构，上部为中空圆柱形，下部为上大下小的中空锥体
结构。所述氯化钠结晶罐2下端部连接有挤出管5。锥体结构可以方便析出的氯化钠晶体在重力作用下进入氯化钠结晶罐2的下部，方便收集。挤出管5上设置有阀门6。
44.所述氯化钠结晶罐2为双层结构，内层为电解海水容纳腔，夹层为冷却水腔体10，所述氯化钠结晶罐2下端具有氯化钠出口，氯化钠出口处设置有阀门6。
45.冷却水腔体10包含连通有冷却水入口11和冷却水出口12，运行过程中可外接冷却水机进行循环。
46.挤出管5下部为推动杆7，该推动杆7可沿水平方向移动。当氯化钠晶体通过挤出管5排出后，推动杆7将氯化钠晶体推至提拉杆8下部的水平平台。
47.提拉杆8设置在所述氯化钠结晶罐2的侧壁，其可沿竖直方向上下移动。提拉杆8下端部为水平的平台，氯化钠晶体经过推动杆7推到提拉杆下部平台后，由提拉杆8将氯化钠晶体上提，转移至回收装置主体1外的固体箱9。
48.控制系统控制循环泵3、可活动顶杆4、阀门6、推动杆7、提拉杆8的运动。
49.当该氯化钠自动结晶回收装置工作时，海水电解系统中的电解液通过循环泵3注入氯化钠结晶罐2。电解液在冷却水循环的条件下进行冷却，由于氯化钠溶解度随温度降低减小，电解液温度降低后会在氯化钠结晶罐2内析出氯化钠。当氯化钠结晶达到一定量之后，可活动顶杆4向下移动并且打开阀门6将氯化钠从挤出管5挤出。推动杆7向右移动，将挤出管5挤出的氯化钠晶体推至提拉杆8下部的平台。提拉杆8下部平台上的氯化钠积累到一定量之后，该提拉杆8向上移动将氯化钠提出氯化钠结晶罐2，氯化钠最终被储存到固体箱9。氯化钠结晶罐2内析出氯化钠之后的电解液通过循环泵注入到电解海水系统中继续参加反应。