一种采用氧阴极电解槽的双氧水现场生产系统的制作方法

本实用新型涉及化工生产设备技术领域，具体涉及一种绿色、节能的模块化双氧水现场生产系统。

背景技术：

双氧水作为一种重要的化工原料，广泛应用于纸浆造纸漂白、印染漂白、水处理和食品加工厂在线清洗等工艺流程中。

目前流行的大规模生产双氧水的工艺，称为蒽醌法，其具体生产工艺为:2-烷基蒽醌与有机溶剂(c9～c10)配制成工作溶液，在压力为0.30～0.50mpa、温度55℃～65℃、催化剂(ni或pd)存在的条件下，通入h2进行氢化，再在40～44℃与空气进行逆流氧化，经萃取、再生、精制与浓缩得到h2o2水溶液成品。采用该工艺生产双氧水需要修建大型化工厂，工艺投资高、技术复杂、污染大，而且双氧水需要经过浓缩、运输、储存等多个环节才能达到用户的场地。

氧阴极电解槽是一种利用氧气还原反应的新型电解装置，逐步应用在电解饱和食盐水生产烧碱和氯气、电解法生产双氧水等领域。氧阴极电解槽的阴极材料采用空气电极材料，氧气在空气电极的催化剂上发生如下反应：

(1)o2+2h2o+4e^-＝4oh^-+0.401vvsshe

或者(2)o2+2h2o+2e^-＝2oh^-+h2o2-0.126vvsshe

而传统的电解饱和食盐水生产烧碱和氯气的工艺，采用的是析氢反应：

(3)2h2o+2e^-＝2oh^-+h2-0.8207v

相比之下，(1)反应比(3)反应的标准平衡电势高1.229v，(2)反应比(3)反应的标准平衡电势高0.825v，这表明若采用空气电极技术的氧阴极电解槽的总电压也能够大幅降低。围绕氧阴极电解槽构建的成套系统能够帮助氯碱行业、电解产双氧水行业降低生产能耗，符合国家有关清洁节能技术的行业导向，具有广泛的应用领域。

技术实现要素：

本实用新型解决的技术问题在于提供一种小型化、模块化的，可以安装在用户场地内现场生产双氧水的模块化双氧水现场生产系统。

为解决上述问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种采用氧阴极电解槽的双氧水现场生产系统，包括至少一台安装于第一模块化框架内的双氧水现场生产模块；所述第一模块化框架包括底座和固定于底座上的框架，以及安装于框架外侧面的至少一块面板；所述双氧水现场生产模块包括通过安装架固定于底座上的至少一个双氧水电解槽，通过管道连接所述双氧水电解槽的阴极循环系统、阳极循环系统和原料供应系统，以及为双氧水电解槽供电的电控系统；还包括连通所述管道的若干进料接头，所述进料接头用于连接外部设备。

进一步的，所述阴极循环系统包括通过管道依次连接并连接双氧水电解槽的阴极回收液歧管、阴极循环罐、阴极循环泵和阴极进液歧管，以及至少一个设于管路上的流量计；所述阴极循环罐配置有液位计和温度计。

进一步的，所述阳极循环系统包括通过管道依次连接并连接双氧水电解槽的阳极回收液歧管、阳极循环罐、阳极循环泵和阳极进液歧管，以及至少一个设于管路上的流量计；所述阳极循环罐配置有液碱浓度测量装置，以及液位计和温度计。

进一步的，所述原料供应系统包括通过管路分别与所述阴极循环系统和阳极循环系统连接的补碱泵和补水泵，以及安装于氧气供气管路上的氧气进气歧管和气体质量控制流量计。

进一步的，所述电控系统包括直流电源，连接所述直流电源的强电柜和电力分配柜，以及控制电控系统运行的控制柜。

进一步的，还包括模块化设置的氧气循环系统，所述氧气循环系统包括安装于第二模块化框架内的氧气循环模块和热交换模块，所述氧气循环模块包括通过管道连接的氧气缓冲罐、氧气稳压罐、气体压缩机、气液预分离器和冷凝器，以及配置于管路上的比例阀和流量计；所述热交换模块包括通过管路连接所述冷凝器的热交换器和连接热交换器的冷水机；还包括连通所述管道的若干出料接头，所述出料接头用于连接所述双氧水现场生产模块的进料接头。

进一步的，还包括模块化设置的制氧机，所述制氧机通过管道连接所述氧气循环系统中的氧气缓冲罐。

进一步的，还包括模块化设置的排液排气系统，所述排液排气系统包括独立设置的碱性双氧水收集槽和阳极液收集槽，所述碱性双氧水收集槽和阳极液收集槽分别通过管路与所述双氧水现场生产模块连接。

进一步的，还包括独立设置的去离子水槽和碱液槽，所述去离子水槽通过管路连接所述原料供应系统的补水泵，所述碱液槽通过管路连接所述原料供应系统的补碱泵。

本实用新型的模块化双氧水现场生产系统是一套小型化、模块化的特种化工装备，可以安装在用户场地内现场生产双氧水。相比于传统的化工工艺，如蒽醌法产双氧水，其具有如下优势：1)系统规模较小，整套设备可以安装在集装箱内，安装搬运方便；2)采用模块化设计，方便扩大产量，适用不同规模的双氧水应用场景；3)生产过程相对安全，不需要氢气，不需要浓缩；4)生产过程中无有机废料排放；5)产出的双氧水纯度较高，杂质含量可达食品级双氧水的要求。

本实用新型的模块化双氧水现场生产系统，可以实现碱性双氧水的高效稳定生产，能够解决在诸多行业如纸浆造纸、印染、水处理、食品加工中使用双氧水的不便，有效降低用户使用双氧水的使用成本，减少双氧水运输和储存过程中的安全隐患，并杜绝双氧水生产过程中的有机废料排放等污染问题。

附图说明

图1为本实用新型模块化双氧水现场生产系统实施例的外形结构示意图。

图2为本实用新型模块化双氧水现场生产系统各子系统的组成及连接关系示意图。

图3为本实用新型模块化双氧水现场生产系统中氧气循环系统的结构示意图。

具体实施方式

为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型权利要求的限制。

本实用新型实施例提供了一种模块化双氧水现场生产系统，如图1所示，其至少包括双氧水现场生产模块1，该双氧水现场生产模块1包括成两排对称安装的6个双氧水电解槽11，通过管道连接双氧水电解槽的阴极循环系统、阳极循环系统和原料供应系统，以及为双氧水电解槽供电的电控系统。上述多个双氧水电解槽和各个辅助系统整体安装于第一模块化框架内，该第一模块化框架包括底座12，固定于底座上的由条形结构件搭接构成的框架13，以及安装于框架外侧面的面板(为了显示内部结构，图1中面板未画出)。同时，该双氧水现场生产模块1还设置有多个连通内部管道的进料接头，以连接外部设备进行原料或产物的输送。

如图2所示，在本示出实施例中，安装于第一模块化框架内的阴极循环系统包括通过管道连接双氧水电解槽阴极侧出口14的阴极回液歧管21，连接阴极回液歧管21的阴极循环罐22，连接阴极循环罐22的阴极循环泵23，以及连接阴极循环泵23的阴极进液歧管24，阴极进液歧管24通过接口15连接双氧水电解槽阴极侧。同时，阴极循环罐22还配置有液位计和温度计。

阳极循环系统包括通过管道连接双氧水电解槽阳极侧出口16的阳极回液歧管25，连接阳极回液歧管25的阳极循环罐26，连接阳极循环罐26的阳极循环泵20，以及经热交换器57连接阳极循环泵20的阳极进液歧管18，阳极进液歧管18通过接口17连接双氧水电解槽阳极侧。同时，阳极循环罐26上还配置有液碱浓度测量装置，以及液位计和温度计。

如图2所示，在本示出实施例中，安装于第一模块化框架内的原料供应系统包括通过管路连接于阳极循环罐26和阳极循环泵20之间的补碱泵31，以及通过管路连接于阴极循环罐22和阴极循环泵23之间的补水/清洗泵32。其中，补碱泵31的进口端用于连接外部液碱罐，补水/清洗泵32的进口端用于连接纯水源的去离子水出口。

上述阴极循环系统、阳极循环系统和原料供应系统中的各个连接管路上，还安装有多个流量计，以对管路流量进行检测，在此不作详细说明。

本实施例中，安装于第一模块化框架内的原料供应系统还包括装于氧气供气管路上的氧气进气歧管，以及安装于管路上的气体质量控制流量计。

如图1所示，本实施例中，安装于第一模块化框架内的电控系统包括直流电源41，连接所述直流电源41的强电柜42和电力分配柜43，以及控制电控系统运行的控制柜44。

如图1所示，本实用新型实施例的模块化双氧水现场生产系统，还包括模块化设置的氧气循环系统5，该氧气循环系统5包括安装于第二模块化框架51内的氧气循环模块和热交换模块。第二模块化框架51的结构和前述第一模块化框架类似，在此不作具体说明。

具体的，如图3所示，氧气循环模块包括通过管道连接的氧气缓冲罐52、氧气稳压罐53、气体压缩机54、气液预分离器55和冷凝器56，以及配置于管路上的比例阀和流量计。

如图1和图3所示，热交换模块包括通过管路连接冷凝器56的热交换器57和连接热交换器57的冷水机58(参见图1)；还包括连通各管道的若干出料接头，其用于连接双氧水现场生产模块的进料接头。

如图1所示，本实用新型实施例的模块化双氧水现场生产系统，还包括模块化设置的制氧机8，该制氧机通过管道连接氧气循环系统中的氧气缓冲罐52。

如图1所示，本实用新型实施例的模块化双氧水现场生产系统，还包括模块化设置的排液排气系统，其具体包括独立设置的碱性双氧水收集槽6和阳极液收集槽7。如图2所示，碱性双氧水收集槽6通过管路连接双氧水现场生产模块中的阴极循环罐22和阴极进液歧管24，阳极液收集槽7通过管路连接双氧水现场生产模块中的阳极循环罐26和阳极进液歧管18。

如图1所示，本实用新型实施例的模块化双氧水现场生产系统，还包括独立设置的去离子水槽10和碱液槽9。如图2所示，去离子水槽10通过管路及接口19连接原料供应系统中的的补水/清洗泵32，碱液槽9通过管路连接原料供应系统的补碱泵31。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。