一种复极式离子膜电解槽的制作方法

本发明涉及氯碱工业的电解设备领域，尤其涉及一种复极式离子膜电解槽。

背景技术：

复极式离子膜电解槽在烧碱生产业中应用广泛，单套复极式离子膜电解槽的产能一般能达到5000吨/年。而对于一些对烧碱产能需求较少的企业，对烧碱的年需求量一般都低于100吨，由于复极式离子膜电解槽结构复杂，加工制造难度大、成本高，难以直接满足此类型企业的需求，另外，传统的复极式离子膜电解槽各个单元电解槽进出液接头多，因而需要密封的泄漏点多，结构复杂，维修成本高。因此设计一种微小型、制造成本低的复极式离子膜电解槽是目前本领域技术人员函待解决的问题。

技术实现要素：

为此，需要提供一种复极式离子膜电解槽，来解决传统复极式离子膜电解槽产能不可控且制作成本高的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种复极式离子膜电解槽，包括阳极端板、阴极端板以及多个槽框，所述阳极端板与阴极端板相对平行设置，所述阳极端板与阴极端板通过连接件固定连接，且槽框并列夹设于阳极端板与阴极端板之间，所述槽体内设置有两个以上单元电解槽，所述单元电解槽包括阳极网、阴极网以及离子膜，所述阴极网与阳极网相对平行设置于离子膜两侧，

所述离子膜分别夹设于相邻槽框之间，所述槽体内设置有电极隔板，所述电极隔板通过连接结构固定于槽框内，所述电极隔板用于区隔各单元电解槽，所述槽框的下端分别设置有第一通道以及第三通道，所述槽框的上端分别设置有第二通道以及第四通道，所述第一通道上开设有第一进液口，所述第二通道上开设有第一输出口，所述第三通道上开设有第二进液口，所述第四通道上开设有第二输出口，所述第一进液口外接含少量氢氧化钠的水源，所述第二进液口外接饱和食盐水溶液；

所述槽框的第一通道朝向各单元电解槽阴极室的一侧上开设有第一通孔，所述槽框的第二通道朝向各单元电解槽阴极室的一侧上开设有第二通孔，所述第一通孔以及第二通孔均与单元电解槽阴极区相贯通，所述槽框的第三通道朝向各单元电解槽阳极室的一侧上开设有第三通孔，所述槽框的第四通道朝向各单元电解槽阳极室的一侧上开设有第四通孔，所述第三通孔以及第四通孔均与单元电解槽阳极区相贯通。

进一步地，所述第一进液口以及第一输出口开设于阴极端板上，所述第二进液口以及第二输出口分别开设于第三通道以及第四通道上。

进一步地，所述阴极网固定于阴极端板或电极隔板侧面上，所述阳极网固定于阳极端板或者电极隔板侧面上。

进一步地，所述槽框包括单电极阳极槽框、单电极阴极槽框以及复合电极槽框，所述单电极阳极槽框与阳极端板相连接，所述单电极阴极槽框与阴极端板相连接，所述复合电极槽框的个数为两个以上，所述复合电极槽框并列设置于单电极阳极槽框以及单电极阴极槽框之间。

进一步地，所述相邻复合电极槽框之间、单电极阳极槽框与阳极端板之间以及单电极阴极槽框与阴极端板之间均设置有密封胶垫。

进一步地，还包括第一连接部以及第二连接部，所述第一连接部的一端与槽框的内侧上顶面相连接，第一连接部的另一端向槽框的槽体内延伸，所述第二连接部的一端与槽框的内侧下底面相连接，第二连接部的另一端向槽框的槽体内延伸，所述电极隔板的上下两端分别通过连接件锁设于第一连接部以及第二连接部上。

进一步地，所述电极隔板与第一连接部以及第二连接部的接触面之间设置有第三密封胶垫。

进一步地，所述第一进液口以及第二进液口设置于槽框的下方，所述第一输出口以及第二输出口设置于槽框的上方。

进一步地，所述阳极端板以及阴极端板通过导电端板分别连接于电源正、负极。

进一步地，所述槽框由pp制成。

区别于现有技术，上述技术方案具有如下优点：将阳极液与阴极液的输入输出通道集成设计于槽框的上下两端，阳极液进出口以及阴极液进出口均只有单一接头，避免了接头多造成的漏点多，维修成本高的缺点，各个单元电解槽利用电极隔板区隔，各自相互独立进行电解工作，且可以根据实际产能需求选择槽框个数从而控制该复极式离子膜电解槽的产能，该复极式离子膜电解槽制作成本以及维修成本较低、且能够灵活控制生产产能。

附图说明

图1为本实施例一种复极式离子膜电解槽的俯视图；

图2为本实施例一种复极式离子膜电解槽的仰视图；

图3为本实施例一种复极式离子膜电解槽的正视图；

图4为沿图3中的f-f处的剖视图；

图5为沿图3中的e-e处的剖视图。

附图标记说明：

1、阳极端板；

11、双头螺杆；

12、螺母；

13、螺栓绝缘套；

14、阳极导电端板；

2、阴极端板；

21、阴极导电端板；

31、第一通道；

311、第一进液口；

312、第一通孔；

32、第二通道；

321、第一输出口；

322、第二通孔；

33、第三通道；

331、第二进液口；

332、第三通孔；

34、第四通道；

341、第二输出口；

342、第四通孔；

35、通道外壳；

36、阴极液输入通道；

37、阴极室产物输出通道；

38、阳极液输入通道；

39、阳极室产物输出通道；

4、单元电解槽；

41、阳极网；

42、阴极网；

43、离子膜；

5、电极隔板；

51、钛筋条；

52、镍筋条；

61、单电极阳极槽框；

62、单电极阴极槽框；

63、复合电极槽框；

71、第一密封胶垫；

72、第二密封胶垫；

73、第三密封胶垫；

81、第一连接部；

82、第二连接部；

9、电极固定连接件。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图5，本发明提供一种复极式离子膜电解槽，包括阳极端板1、阴极端板2以及多个槽框，阳极端板以及阴极端板分别与电源的正负极相连接，所述阳极端板与阴极端板相对平行设置，所述阳极端板与阴极端板通过连接件固定连接，且槽框并列夹设于阳极端板与阴极端板之间，槽框的是由框条首尾相接围合而成的框状结构，各个槽框并列设置时，槽框框条相拼接，槽框的中部相贯穿。由阳极端板朝向槽框的一端面、阴极端板朝向槽框的一端面以及槽框内壁围合而成的空间为槽体，所述槽体内设置有两个以上单元电解槽4，所述单元电解槽包括阳极网41、阴极网42以及离子膜43，各个单元电解槽独立设置有阳极网、阴极网以及离子膜，且各单元电解槽中的阳极网、阴极网以及离子膜的个数均为一个。所述阴极网与阳极网相对平行设置于离子膜两侧，且阴极网以及阳极网与阳极端板或阴极端板相对平行设置，离子膜也与阳极端板或阴极端板平行设置。

单元电解槽是指阳极液与阴极液能够在其中完成电解工作的单元结构。

阳极端板以及阴极端板通过双头螺杆11以及两个螺母12连接，阳极端板以及阴极端板上均开设有对应的连接孔用于插设双头螺杆，且在双头螺杆的两端还设置有螺栓绝缘套13，所述螺栓绝缘套的作用是防止阳极端板以及阴极端板之间直接导通，造成短路。

在本实施例中，该复极式离子膜电解槽还包括阳极导电端板14以及阴极导电端板21，电源正极通过阳极导电端板将电流传输到阳极端板上，电源负极通过阴极导电端板将电流传输到阴极端板上，电流通过阳极导电端板、阳极端板、阴极导电端板、阴极端板、电解液以及电极隔板形成回路。

通过阳极导电端板以及阴极导电端板将电流传输到阳极端板以及阴极端板上的有益效果在于：使得导电面积增大，避免导电接触处发热。

所述离子膜分别夹设于相邻槽框之间，相邻槽框的框条相对齐并夹住离子膜，离子膜的边沿均设置于相邻槽框的框条之间，离子膜被张紧于相邻槽框之间。所述槽体内设置有电极隔板5，所述电极隔板通过连接结构固定于槽框内，所述电极隔板用于区隔各单元电解槽，电极隔板的个数较单元电解槽个数少一个，电极隔板为板状结构，且电极隔板的大小与槽框的内部相适配，将槽体内区隔成相对独立的各单元电解槽，各单元电解槽独立完成饱和食盐水的电解工作。

所述阳极导电端板以及阴极导电端板均为钛铜复合板，所述电极隔板为钛镍复合板。阳极导电端板以及阴极导电端板均为钛铜复合板的作用是：与电源联接的母排是铜，因此与母排的接触部位应为铜以减少接触电压，防止发热，降低能耗，钛的导电率约为铜的十分之一。电极隔板为钛镍复合板的作用是：阳极网以及阴极网分别是钛材质以及镍材质，因此阳极网以及阴极网可以直接焊接在电极隔板的两侧。

所述槽框的下端分别设置有第一通道31以及第三通道33，所述槽框的上端分别设置有第二通道32以及第四通道34，第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道的朝向与槽框的中空部位朝向相同，所述第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道均包括通道外壳35，通道外壳可以是框状结构，框状结构的中空部位直接形成第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道，通道外壳接设于槽框的上端面上方或者槽框的下端面下方；通道外壳也可以是u形结构，u形结构的开口接设于槽框的上端面上方或者槽框的下端面下方，由u形结构的内壁与槽框的下端面形成第一通道或者第三通道，由u形结构的内壁与槽框的上端面形成第二通道或者第四通道；通道外壳也可以是弧形结构，弧形结构的两端分别接设于槽框的下端面两侧形成第一通道或者第三通道，弧形结构的两端分别接设于槽框的上端面两侧形成第二通道或者第四通道。第一通道以及第三通道并列设置于槽框的下方，第二通道以及第四通道并列设置于槽框的上方，第一通道以及第三通道的通道宽度和与槽框的宽度相同，第二通道以及第四通道的通道宽度和与槽框的宽度相同。各个槽框并列拼接时，槽框上设置的第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道均对齐设置，且相互贯穿。第一通道拼接后形成阴极液输入通道36，第二通道拼接后形成阴极室产物输出通道37，第三通道拼接后形成阳极液输入通道38，第四通道拼接后形成阳极室产物输出通道39。

在某些优选的实施例中，第一通道以及第二通道相对设置于槽框的对角位置，第三通道以及第四通道相对设置于槽框的对角位置，其有益效果在于：主要是让阳极液以及阴极液在电解槽内分布均衡，停留时间长，提高产物浓度，提高电解效率。

在某些优选的实施例中，所述第一通孔、第二通孔、第三通孔以及第四通孔的个数均为两个以上，其有益效果在于，能够提高阳极液、阴极液进出该复极式离子膜电解槽的速率，从而提高该复极式离子膜电解槽的电解效率。

所述第一通道上开设有第一进液口311，所述第二通道上开设有第一输出口321，所述第一进液口外接含少量氢氧化钠的水源，含少量氢氧化钠的水源通过第一通道输入该复极式离子膜电解槽中作为阴极液，电解后浓度增大的氢氧化钠以及氢气通过第二通道排出到第一输出口。所述第三通道上开设有第二进液口331，所述第四通道上开设有第二输出口341，所述第二进液口外接饱和食盐水溶液，饱和食盐水溶液通过第三通道输入该复极式离子膜电解槽中作为阳极液，电解后淡盐水和氯气通过第四通道排出到第二输出口。

所述槽框的第一通道朝向各单元电解槽阴极室的一侧上开设有第一通孔312，所述槽框的第二通道朝向各单元电解槽阴极室的一侧上开设有第二通孔322，所述第一通孔以及第二通孔均与单元电解槽阴极区相贯通，流通于第一通道内的含少量氢氧化钠的水源通过第一通孔输入到各个单元电解槽中，作为阴极液的含少量氢氧化钠的水源进入单元电解槽的阴极室，阴极室的产物浓氢氧化钠和氢气自第二通孔输出到第二通道中，再由第一输出口输出。所述槽框的第三通道朝向各单元电解槽阳极室的一侧上开设有第三通孔332，所述槽框的第四通道朝向各单元电解槽阳极室的一侧上开设有第四通孔342，所述第三通孔以及第四通孔均与单元电解槽阳极区相贯通，流通于第三通道内的饱和食盐水溶液通过第三通孔输入到各个单元电解槽中，作为阳极液的饱和食盐水溶液进入单元电解槽的阳极室，阳极室的产物淡盐水以及氯气自第四通孔输出到第四通道中，再由第二输出口输出。阳极网设置于阳极室内，阴极网设置于阴极室内，在阳极网、阴极网以及离子膜的作用下各单元电解槽完成饱和食盐水的电解工作。

在某些优选的实施例中，所述第一进液口以及第一输出口开设于阴极端板上，所述第二进液口以及第二输出口分别开设于第三通道以及第四通道上。将阴极液通过第一进液口输入由各个槽框组成的阴极液输入通道中，再由第一通孔进入到各个单元电解槽的阴极室中，电解后的阴极室产物从第二通孔进入到阴极液输出通道中，再由第一输出口输出，直接将第一进液口以及第一输出口开设在阴极端板上，达到了阴极液输入输出均在该复极式离子膜电解槽槽体内进行，避免了在各个单元电解槽上分别开设阴极液输入输出口带来的结构复杂、接口多、泄漏点多、维修成本高等缺点。将阳极液通过第二进液口输入由各个槽框组成的阳极液输入通道中，再由第三通孔进入到各个单元电解槽的阳极室中，电解后的阳极室产物从第四通孔进入到阳极液输出通道中，再由第二输出口输出，将第二进液口以及第二输出口分别开设于第三通道以及第四通道上，达到了阳极液输入输出均在该复极式离子膜电解槽槽体内进行，避免了在各个单元电解槽上分别开设阳极液输入输出口带来的结构复杂、接口多、泄漏点多、维修成本高等缺点。同时，为了布管方便，设置第二进液口以及第二输出口的朝向与第一进液口以及第一输出口朝向相同，但是第二进液口以及第二输出口没有开设在阴极端板上，其原因是为了避免饱和食盐水、淡盐水以及氯气对阴极端板的腐蚀；

第二进液口以及第二输出口分别开设于第三通道以及第四通道的通道外壳上，再通过外接弯管将第二进液口以及第二输出口引至与阴极端板端面位于同一水平面上。在某些更为优选的实施例中，第二进液口以及第二输出口开设在靠近阴极端板的槽框第三通道以及第四通道上，其有益效果在于，能够节约弯管材料，降低该复极式离子膜电解槽的生产成本。

在某些优选的实施例中，所述阴极网固定于阴极端板或电极隔板侧面上，所述阳极网固定于阳极端板或者电极隔板侧面上。在本实施例中，所述阳极端板为钛板，阴极端板为镍板或者钛镍复合板，阴极端板镍面朝向槽体内侧，阴极端板直接用钛镍复合板的有益效果在于，钛材价格较镍材低，具有更高的经济效益。阳极网为钛网，阴极网为镍网，阳极网通过钛筋条51焊在电极隔板的钛侧上，阳极网与电极隔板之间存在间隙，阳极网通过钛筋条焊在电极隔板的钛侧上，钛筋条的两端分别焊接在阳极网以及电极隔板的钛侧上，靠近阳极端板的单元电解槽内，阳极网通过钛筋条焊在阳极端板上，同样地，阳极网与阳极端板之间存在间隙，钛筋条的两端分别焊接在阳极网以及阳极端板上，阳极网与阳极端板或者电极隔板之间存在的间隙取决于钛筋条的长度。阳极网与电极隔板之间存在间隙、阳极网与阳极端板之间存在间隙的有益效果在于：让阳极液以及阴极液分布空间更大，由于产物中存在气体，空间太小，会使气体占据电极表面而阻碍反应。而阴阳极网之间距离越小，电压降越低，能耗低。

阴极网通过镍筋条焊在电极隔板的镍侧上，阴极网与电极隔板之间存在间隙，阴极网通过镍筋条52焊在电极隔板的镍侧上，镍筋条的两端分别焊接在阴极网以及电极隔板的镍侧上，靠近阴极端板的单元电解槽内，阴极网通过镍筋条焊在阴极端板上，同样地，阴极网与阴极端板之间存在间隙，镍筋条的两端分别焊接在阴极网以及阴极端板上，阴极网与阴极端板或者电极隔板之间存在的间隙取决于镍筋条的长度。

在某些优选的实施例中，所述槽框包括单电极阳极槽框61、单电极阴极槽框62以及复合电极槽框63，所述单电极阳极槽框与阳极端板相连接，所述单电极阴极槽框与阴极端板相连接，所述复合电极槽框的个数为两个以上，所述复合电极槽框并列设置于单电极阳极槽框以及单电极阴极槽框之间。单电极阳极槽框以及单电极阴极槽框的槽框宽度值是复合电极槽框宽度值的一半，其有益效果在于，单电极阳极槽框内所形成的阳极室以及单电极阴极槽框内所形成的阴极室与复合电极槽框中所形成的阳极室与阴极室大小相同，使得该复极式离子膜电解槽内各单元电解槽内进行的电解工作效率相同，对整体的电解工作效率可控性更高；

在更为优选的实施例中，所述相邻复合电极槽框之间、单电极阳极槽框与阳极端板之间以及单电极阴极槽框与阴极端板之间均设置有密封胶垫，相邻复合电极槽框之间密封胶垫的形状与各个槽框接触面形状相同，即密封胶垫的形状是夹设于相邻复合电极槽框之间的片状结构，且在对应于槽体内部空间、第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道的位置均开设有通孔。单电极阳极槽框与阳极端板之间设置的片状密封胶垫在对应于槽体内部空间的位置开设有通孔，单电极阴极槽框与阴极端板之间设置的片状密封胶垫在对应于槽体内部空间、第一进液口以及第一输出口的位置均开设有通孔。更优选地，所述相邻复合电极槽框之间的密封胶垫包括第一密封胶垫71以及第二密封胶垫72，图4与图5中的71与72标号所指引的分别是第一密封胶垫以及第二密封胶垫的实体部分，第一密封胶垫的一面与复合电极槽框相贴合，第一密封胶垫的另一面与第二密封胶垫朝向第一密封胶垫的一面相贴合，第二密封胶垫的另一面与复合电极槽框相贴合，第一密封胶垫朝向第二密封胶垫的一面为齿状结构，或者第二密封胶垫朝向第一密封胶垫的一面为齿状结构，或者第一密封胶垫朝向第二密封胶垫的一面以及第二密封胶垫朝向第一密封胶垫的一面均为齿状结构，离子膜夹设于第一密封胶垫以及第二密封胶垫之间，由于齿状结构的摩擦力较大，离子膜不易从相邻复合电极槽框之间脱落。

在本实施例中，所述槽框由pp制成，具体地，单电极阳极槽框、单电极阴极槽框以及复合电极槽框均为pp制成，其有益效果在于，pp槽框的加工难度大大降低，体积减小便于小型化，材料价格低且制造成本低。

使用者可以根据实际产能所需，选择复合电极槽框的个数，当复合电极槽框的个数为一个时，单元电解槽的个数为两个，当复合电极槽框的个数为两个时，单元电解槽的个数为三个，以此类推，单元电解槽的个数较复合电极槽框的个数多一个。

在某些优选的实施例中，还包括第一连接部81以及第二连接部82，所述第一连接部的一端与槽框的内侧上顶面相连接，第一连接部的另一端向槽框的槽体内延伸，所述第二连接部的一端与槽框的内侧下底面相连接，第二连接部的另一端向槽框的槽体内延伸，所述电极隔板的上下两端分别通过电极固定连接件9锁设于第一连接部以及第二连接部上。第一连接部以及第二连接部的形状为条状结构，第一连接部覆盖于第一通孔、第二通孔、第三通孔以及第四通孔对应开设有第一连接部通孔，第二连接部覆盖于第一通孔、第二通孔、第三通孔以及第四通孔对应开设有第二连接部通孔。

所述电极隔板与第一连接部以及第二连接部的接触面之间设置有第三密封胶垫73，图4与图5中的73标号所指引的即是第三密封胶垫的实体部分，其有益效果在于，使各个单元电解槽之间相互独立，避免单元电解槽之间的阳极液或者阴极液相互流动影响电解槽的正常工作。

在某些优选的实施例中，所述第一进液口以及第二进液口设置于槽框的下方，所述第一输出口以及第二输出口设置于槽框的上方，其有益效果在于，在阳极液以及阴极液输入该复极式离子膜电解槽内的过程中，由于阳极室与阴极室内均有气体产生，因此将第一进液口以及第二进液口设置于槽框的下方、第一输出口以及第二输出口设置于槽框的上方，采用下进上出的方式能够有利于将槽体内的气体排出，也避免了槽体内产生气泡。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明专利的保护范围之内。