适用于含氯离子液体的电解槽的制作方法

本发明涉及一种适用于含氯离子液体的电解槽，适用于电解油田回注水、海水、盐水等含氯离子的液体。

背景技术：

在油田回注水系统中，存在着各种微生物，如硫酸盐还原菌（srb）、铁细菌（ib）、腐生菌（tgb）等，这些微生物的存在对注水井有着不可忽视的影响，它们在生长、代谢、繁殖的过程中，能引起钻采设备、注水管线及其它金属材料的严重腐蚀，并堵塞管道，损害油层，引起注水量、石油产量、油气质量下降，为原油加工带来严重困难，造成了极大的经济损失。有效控制注入水中的微生物数量，一直是人们研究油田注水的中心问题之一。由于微生物具有极强的生命力和环境适应力，对杀菌剂产生抗药性，杀菌剂的运行成本越来越高。为寻求一种不易产生抗药性且效果显著的新型杀菌技术，近年来电解杀菌技术逐步应用到油田回注水杀菌领域。电解杀菌技术因其成本低，后续污染小，已经在新疆油田、吉林油田、冀东油田等推广使用，并取得了良好的应用效果。

由于我国大部分油气田已经进入中后期开采阶段，回注水普遍存在含油乳化程度高、矿化度高、聚合物含量高等特点，现有电解槽极板很容易发生结垢现象，从而降低电解槽的电流效率。电解盐水、海水等其他含氯离子液体的电解槽在实际应用时也经常有结垢现象出现。为解决此问题，现有的解决方案有：定期清洗电解槽得以解决，通过将电解槽手动地从系统移除并在酸中浸泡/擦洗电极，或通过包括用于将一定剂量的清洗酸喷入电解槽的装置的系统来自动地进行；定期颠倒电极的极性，交替作为阴阳极进行工作；使用物理、机械法去除极板结垢等。

cn108077716a公开了一种防止电解/极化过程中极板结垢的食品净化机，可使第一极板及第二极板的极性相反并按照一定周期相互切换，第一极板及第二极板均为涂附钌铱镀层的钛基板。能够解决现有技术由于极板结垢而造成的电解(极化)效率降低的问题，防止金属极板的表面结垢。然而，该发明需要更复杂且由此更昂贵的控制电路，并且必须在所有电极上设置涂层，增加设备成本。并且存在缩短电极寿命的风险。

cn102630255a公开了一种使用能够相对于阴极移动以从阴极的表面去除电解产物的沉积物的刮刀，从阴极表面物理地刮去水垢。刮刀包括被定位和构造为抵靠所述阴极表面自偏置的刮擦部，刮刀由钛制成，刮擦部由弹性材料形成并具有弯曲结构。但该发明刮刀遮蔽阴极的面积不会产生氯气，导致电流效率降低，并且设备结构复杂，制造成本较高。

cn105174386a公开了一种电解自来水用于消毒杀菌的电极可除垢电解水装置，在使用过程中通过超声波可减少电极表面水垢生成，在超声波作用下，阳极、阴极上生成的微气泡会快速脱离电极，在长时间使用后当电极表面水垢积累较多的情况下通过倒极除垢，从而保证电解水装置的电解效能。但是采用超声波换能器发泡虽有降低电极表面水垢生成的效果，但设备能耗显著升高，且影响设备的电磁兼容性和稳定性。

cn106435641b公开了一种集成式防结垢的次氯酸钠发生器装置及实现方法，采用电解前预制高温盐水、增加液流速度的高温电解液电解以及多釜区隔式电解的新方案，使用加热釜提高盐水温度、加泵增加液流速度都会增加设备能耗。此外，提高盐水温度还会增加发生副反应的几率，降低电流效率。

以上解决方案都会不同程度的增加电解槽的结构复杂性，会造成制造成本高、控制难度加大，还存在降低电流效率的趋势。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明从改变电解槽的极板结构入手，提供一种适用于含氯离子液体的电解槽，更加简单、有效地防止极板结垢。

本发明的技术方案是：一种适用于含氯离子液体的电解槽，包括槽体、阳极和阴极，阳极和阴极相互间隔交替地安装在槽体内，其特征在于，在所述的阴极和/或阳极的极板的一侧或两侧表面设有凸起结构。

所述的凸起结构顶面的形状包括圆形、矩形、菱形、三角形、五边形或不规则形状，并均匀分布在极板的表面。

所述的凸起结构的高度h为极板厚度h的10%-20%，顶面面积为h²的1-7倍。

所述的凸起结构的总顶面面积占极板面积的4%-9%。

所述的阴极与阳极平行交替布置。

所述的阴极与阳极围绕一个圆径向均布，极板的个数为偶数，阴极与阳极交替布置，内侧相邻两极板距离大于等于2mm。

所述的凸起结构的总顶面面积占极板面积的4%-9%。

所述的极板边缘的厚度小于极板中心的厚度。

本发明的有益效果是：电解槽由槽体、阳极和阴极组成，本发明通过改变阳极、阴极的结构，从根源上防止极板结垢。目前电解槽阳极一般采用板状或网状结构，阴极一般采用板状结构。本发明电解槽的极板表面具有凸起的结构，凸起结构顶面可以是圆形、矩形、菱形、三角形、五边形、不规则形等，但不限于以上形状。凸起结构的高度h为极板厚度h的10%-20%，顶面面积为h²的1-7倍，优选凸起总顶面面积占极板面积的4%-9%。该凸起结构均匀分散于极板表面。极板可以一面具有凸起结构，也可以两面都有凸起结构。阴极板和阳极板可以都是这种表面有凸起的结构，也可以只有阴极板是表面有凸起的结构。凸起结构可以有效地增加电解产物在电极表面沉积的难度，从而防止极板结垢，并且增加极板的有效面积提高电流效率。

电解槽阴极板、阳极板可以平行交替布置，或者呈扇面分布，极板按照同心圆径向分布，极板总个数为偶数，确保阳（阴）极板与两个阴（阳）极板相邻。两个相邻阴、阳极板延长线的夹角为α不能太小，相邻阴、阳极板的最短距离大于等于2mm。避免内侧相邻两极板距离太近造成短路。通过极板的这种布置可以增加液体流经电解槽的湍流效果，有利于水流将极板表面的沉积物带走，从而防止极板结垢。

为了更好的取得防止结垢的效果，极板边缘的厚度h2小于极板中心的厚度h1。一般结垢现象先发生在极板的边缘，并逐渐发生累积效应，遍布整个极板表面。通过减小极板边缘的厚度，可以增加边缘结垢的难度，并利用水流将沉积物冲走，从而防止极板结垢。

附图说明

图1是本发明第一实施例的凸起结构在极板上的分布示意图；

图2是图1的仰视图；

图3是本发明的极板扇面分布示意图；

图4是本发明极板的第一种截面形状示意图；

图5是本发明第二实施例的凸起结构在极板上的分布示意图；

图6是本发明极板的第二种截面形状示意图；

图7是本发明第三实施例的凸起结构在极板上的分布示意图；

图8是本发明极板的第三种截面形状示意图。

具体实施方式

参见图1-图8，本发明一种适用于含氯离子液体的电解槽，包括槽体、阳极板和阴极板，阳极和阴极相互间隔交替地安装在槽体内。在所述的阴极和/或阳极的极板1的一侧（或两侧）表面间隔布满凸起结构2。凸起结构2的排列方式包括两种方式，一种是每一排与每一列的凸起结构2相对应，呈矩形排列（如图1和图7所示）；另一种是相邻的两排或两列的凸起结构2相互错位，即一排中的凸起结构2位于相邻一排中相邻的两个凸起结构2的中间位置（如图5所示）。

所述的凸起结构2顶面的形状可以是圆形（如图1和图5所示）和三角形（如图7所示），也可为矩形、菱形、五边形或不规则形状（未图示），并均匀分布在极板1的一侧（或两侧）。

所述的凸起结构2的高度h为极板1厚度h的10%-20%，顶面面积为h²的1-7倍，优选凸起总顶面面积占极板面积的4%-9%。

所述的阴极的极板与阳极的极板平行交替布置，相邻阴、阳极板的最短距离大于等于2mm（常规设置，未图示）。

所述的阴极的极板11与阳极的极板12围绕一个圆（如以圆形槽体的轴心为圆心的同心圆）径向均布，极板的总数为偶数，阴极的极板11与阳极的极板12平行交替布置，相邻的极板夹角α或同心圆的直径不能太小，相邻阴、阳极板的最短距离大于等于2mm，避免内侧相邻两极板距离太近影响正常工作或造成短路。

除了如图2所示极板1为等厚度的平板外，更优选的极板1的厚度（横截面）形状是：边缘的厚度h2小于极板1中部的厚度h1。如边缘部分的截面为等腰梯形（图4所示），整个极板1的截面为两个等腰梯形的底边对接的形状（极板厚度从中心开始就开始变薄，如图6所示），或整个极板1的截面为菱形（图8所示），并不限于以上结构。

以下是本发明的两个具体应用实例：

实例1：

将电解槽的极板1加工成圆柱形的凸起结构2，凸起结构2的高度h为极板厚度h的10%，顶面面积为h²，且凸起总顶面面积占极板面积的4%。该凸起结构2均匀分散于极板表面，如图5所示。

阴极板11、阳极板12沿同心圆径向分布（如图3所示），且阴极板11、阳极板12交替设置，两个相邻阴、阳极板的夹角α=6º，极板总个数为60个。

阳极板和阴极板的中心厚度h1，从中心开始极板厚度就开始变薄如图6所示，极板边缘的厚度h2=0.5h1。

使用该电极结构电解油田回注水，运行3个月后，阴、阳极板没有发生结垢现象，且极板电流效率持续保持在90%以上。

实例2：

将电解槽的极:1加工成三角形的凸起结构2，凸起结构2的高度h为极板厚度h的20%，顶面面积为7h²，且凸起总顶面面积占极板面积的9%。该凸起结构2均匀分散于极板表面，凸起结构2的分布如图7所示。

阴极板11、阳极板12沿同心圆径向分布（如图3所示），且阴极板11、阳极板12交替设置，两个相邻阴、阳极板的夹角α=12º，极板总个数为30个。

阳极板11和阴极板12中心厚度h1，从中心开始变薄如图8所示，极板边缘的厚度h2=0。

使用该电极结构电解油田回注水，运行3个月后，阴、阳极板没有发生结垢现象，且极板电流效率持续保持在90%以上。