本實(shí)用新型屬于電解技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是關(guān)于一種四氯化鈦水溶液電解制備三氯化鈦鹽酸水溶液的電解裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的四氯化鈦水溶液電解制備三氯化鈦水溶液的工藝不僅技術(shù)復(fù)雜且電解槽通常為敞口設(shè)置，電解過(guò)程中產(chǎn)生的氯氣溢出至空氣中，對(duì)環(huán)境造成直接的污染；如果將電解槽密閉設(shè)置，則氯氣被密閉在電解槽內(nèi)，影響電解過(guò)程中的氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行，直接降低了電解效率，同時(shí)還會(huì)嚴(yán)重腐蝕電解槽，縮短電解槽壽命，限制了其工業(yè)應(yīng)用。

因此，有必要研發(fā)一種用于四氯化鈦水溶液電解制備三氯化鈦水溶液的電解裝置，不僅電解效率高，還能夠極大地減少環(huán)境污染，且保證電解槽具有較長(zhǎng)的使用壽命，就具有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種制備三氯化鈦鹽酸水溶液的電解裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

制備三氯化鈦鹽酸水溶液的電解裝置，包括：電解槽，分別與所述電解槽下部連接的四氯化鈦鹽酸水溶液高位槽和鹽酸水溶液高位槽，分別與所述電解槽上部連接的三氯化鈦鹽酸水溶液接收槽和鹽酸水溶液接收槽及與所述鹽酸水溶液接收槽連接的氯氣吸收塔，其中：

所述電解槽為密閉結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置于中間的若干個(gè)槽框及設(shè)置于兩端的固定板，所述固定板通過(guò)固定件穿過(guò)固定板上的通孔而將其間的槽框緊固，所述槽框與槽框之間設(shè)置隔膜，所述隔膜將槽框分隔為若干個(gè)間隔布置的陰極室和陽(yáng)極室，陰極和陽(yáng)極采用單極并聯(lián)方式交錯(cuò)設(shè)置于所述陰極室和陽(yáng)極室內(nèi)。

根據(jù)本實(shí)用新型，所述陰極采用鈦板電極，陽(yáng)極采用石墨電極，所述隔膜為陽(yáng)離子膜，所述陰極和陽(yáng)極到所述隔膜的距離相等。

根據(jù)本實(shí)用新型，所述陰極室的頂部設(shè)置有第一出料口，陽(yáng)極室的頂部設(shè)置有第二出料口，所述第一出料口通過(guò)第一出料管路連接至三氯化鈦鹽酸水溶液接收槽，三氯化鈦鹽酸水溶液向上溢流，沿第一出料管路流至三氯化鈦鹽酸水溶液接收槽內(nèi)；所述第二出料口通過(guò)第二出料管路連接至鹽酸水溶液接收槽，鹽酸水溶液向上溢流，沿第二出料管路流至鹽酸水溶液接收槽內(nèi)；

所述陰極室的一側(cè)的下部設(shè)置有第一進(jìn)料口，所述陽(yáng)極室的一側(cè)的下部設(shè)置有第二進(jìn)料口，所述四氯化鈦鹽酸水溶液高位槽通過(guò)第一進(jìn)料管路與第一進(jìn)料口連接，所述鹽酸水溶液高位槽通過(guò)第二進(jìn)料管路與第二進(jìn)料口連接，四氯化鈦鹽酸水溶液和鹽酸水溶液自流進(jìn)入電解槽。

優(yōu)選地，所述第一出料口與所述第二出料口分別設(shè)置在所述電解槽頂部的兩側(cè)；所述第一進(jìn)料口設(shè)置在所述第二出料口一側(cè)的下面，所述第二進(jìn)料口設(shè)置在所述第一出料口一側(cè)的下面。

根據(jù)本實(shí)用新型，所述電解槽還包括設(shè)置于電解槽外部左右兩側(cè)的陽(yáng)極銅排管和陰極銅排管，所述陽(yáng)極銅排管和陰極銅排管分別連接電解槽的陽(yáng)極和陰極；所述電解裝置還包括整流器，所述陽(yáng)極銅排管和陰極銅排管的一端分別連接至所述整流器的整流器陽(yáng)極和整流器陰極。

優(yōu)選地，所述整流器為硅整流器。

根據(jù)本實(shí)用新型，所述第二出料管路在進(jìn)入鹽酸水溶液接收槽頂部前分成兩條支路，一條支路向下輸送鹽酸水溶液至鹽酸水溶液接收槽，另一條支路為排氣管，向上輸送分離出來(lái)的氯氣至氯氣吸收塔，氯氣與氫氧化鈉在氯氣吸收塔內(nèi)逆流反應(yīng)生成次氯酸鈉。

根據(jù)本實(shí)用新型，所述四氯化鈦鹽酸水溶液高位槽內(nèi)液面與所述三氯化鈦鹽酸水溶液接收槽的進(jìn)口之間的高位差所產(chǎn)生的壓強(qiáng)應(yīng)該足夠克服流體經(jīng)過(guò)管路及電解槽的壓降；鹽酸水溶液高位槽內(nèi)液面與所述鹽酸水溶液接收槽的進(jìn)口之間的高差所產(chǎn)生的壓強(qiáng)應(yīng)該足夠克服管路及電解槽的壓降。

根據(jù)本實(shí)用新型，所述第一出料管路包括分別與三個(gè)第一出料口連接的三根第一出料支管及由所述第一出料支管匯合的第一出料總管，所述第一出料總管的末端連接三氯化鈦鹽酸水溶液接收槽；所述第二出料管路包括分別與兩個(gè)第二出料口連接的兩根第二出料支管及由所述第二出料支管匯合的第二出料總管，所述第二出料總管的末端連接鹽酸水溶液接收槽；

所述第一進(jìn)料管路包括首端連接四氯化鈦鹽酸水溶液高位槽的第一進(jìn)料總管和從所述第一進(jìn)料總管末端分支的三根第一進(jìn)料支管，所述第一進(jìn)料支管分別與三個(gè)所述第一進(jìn)料口連接；所述第二進(jìn)料管路包括首端連接鹽酸水溶液高位槽的第二進(jìn)料總管和從所述第二進(jìn)料總管末端分支的兩根第二進(jìn)料支管，所述第二進(jìn)料支管分別與兩個(gè)所述第二進(jìn)料口連接；

所述第一出料管路和第二出料管路上設(shè)置流量調(diào)節(jié)裝置，所述第一進(jìn)料管路和第二進(jìn)料管路上設(shè)置流量調(diào)節(jié)裝置。

根據(jù)本實(shí)用新型，所述電解槽為聚丙烯電解槽。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益技術(shù)效果：

1)、本實(shí)用新型的電解裝置，用于四氯化鈦鹽酸水溶液電解制備三氯化鈦鹽酸水溶液，其電解槽由獨(dú)立的陰極室和陽(yáng)極室組成，產(chǎn)生的氯氣能夠及時(shí)排出，與三氯化鈦鹽酸溶液分離，極大地提高了電解效率。

2)、本實(shí)用新型的電解槽密閉，電解產(chǎn)生的氯氣通過(guò)管道排出至氯氣吸收塔密閉處理，極大地減少了氯氣對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)減少了氯氣對(duì)電解槽的腐蝕，從而延長(zhǎng)了電解槽的使用壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的電解流程示意圖。

圖2為圖1中電解槽的俯視圖。

圖3為圖1中電解槽的A-A向剖視圖示意圖。

圖4為圖1的電解槽及其進(jìn)、出料管路的左視圖示意圖。

圖5為圖1的電解槽及其進(jìn)、出料管路的右視圖示意圖。

圖中：1-四氯化鈦鹽酸水溶液高位槽、2-鹽酸水溶液高位槽、3-電解槽、4-三氯化鈦鹽酸水溶液接收槽、5-鹽酸水溶液接收槽、6-氯氣吸收塔、7-整流器、30-槽框、31-隔膜、32-陰極室、33-陽(yáng)極室、34-陰極、35-陽(yáng)極、36-第一出料口、37-第一出料管路、38-第二出料口、39-第二出料管路、310-第一進(jìn)料口、311-第二進(jìn)料口、312-第一進(jìn)料管路、313-第二進(jìn)料管路、314-陽(yáng)極銅排管、315-陰極銅排管、316-第一進(jìn)料總管、317-第一進(jìn)料支管、318-第二進(jìn)料總管、319-第二進(jìn)料支管、320-第一出料支管、321-第一出料總管、322-第二出料支管、323-第二出料總管、324-固定件、325-固定板、51-排氣管、61-堿液進(jìn)料管、71-整流器陽(yáng)極、72-整流器陰極。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，以具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

如圖1所示，本實(shí)用新型的制備三氯化鈦鹽酸水溶液的電解裝置，包括：電解槽3，分別與所述電解槽3的下部連接的四氯化鈦鹽酸水溶液高位槽1和鹽酸水溶液高位槽2，分別與所述電解槽3的頂部連接的三氯化鈦鹽酸水溶液接收槽4和鹽酸水溶液接收槽5及與所述鹽酸水溶液接收槽5連接的氯氣吸收塔6，其中：

如圖2和圖3所示，所述電解槽3為密閉結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置于中間的5個(gè)槽框30及設(shè)置于兩端的固定板325，所述固定板325通過(guò)固定件324(例如緊固螺栓)穿過(guò)固定板324上的通孔而將其間的槽框30緊固，所述槽框30與槽框30之間設(shè)置隔膜31，所述隔膜31將槽框30分隔為間隔布置的三個(gè)陰極室32和兩個(gè)陽(yáng)極室33，陰極34和陽(yáng)極35采用單極并聯(lián)方式交錯(cuò)設(shè)置于所述陰極室32和陽(yáng)極室33內(nèi)。

通過(guò)密閉的電解槽結(jié)構(gòu)，使陽(yáng)極室內(nèi)產(chǎn)生的氯氣隨著鹽酸水溶液排出及時(shí)排出，不再留在電解溶液內(nèi)，不僅提高了電解效率，還極大地降低了殘留在電解槽內(nèi)的氯氣對(duì)電解槽的腐蝕作用，延長(zhǎng)了電解槽的使用壽命；同時(shí)由于氯氣密閉排放吸收，極大地減少了氯氣對(duì)環(huán)境的污染，具有十分重要的環(huán)保意義。

實(shí)際生產(chǎn)中，可根據(jù)需要設(shè)計(jì)電解槽的長(zhǎng)度，因此所述槽框的數(shù)目也不限于上述數(shù)目。所述四氯化鈦鹽酸水溶液高位槽1和鹽酸水溶液高位槽2也可從所述電解槽3的底部進(jìn)料，所述三氯化鈦鹽酸水溶液接收槽4和鹽酸水溶液接收槽5也可從所述電解槽3的上部?jī)蓚?cè)進(jìn)料，均能實(shí)現(xiàn)下方進(jìn)料和上方出料的目的。

根據(jù)本實(shí)用新型，如圖1至圖4所示，所述陰極室32的頂部設(shè)置有第一出料口36，所述第一出料口36通過(guò)第一出料管路37連接至三氯化鈦鹽酸水溶液接收槽4，三氯化鈦鹽酸水溶液向上溢流，沿第一出料管路37流至三氯化鈦鹽酸水溶液接收槽4內(nèi)。如圖1和圖4所示，陽(yáng)極室33的頂部設(shè)置有第二出料口38，所述第二出料口38通過(guò)第二出料管路39連接至鹽酸水溶液接收槽5，鹽酸水溶液向上溢流，沿第二出料管路39流至鹽酸水溶液接收槽5內(nèi)。所述第一出料口36與所述第二出料口38可設(shè)置在所述電解槽頂部任意位置均能實(shí)現(xiàn)出料的目的。

根據(jù)本實(shí)用新型，如圖1、圖4和圖5所示，所述陰極室32的一側(cè)的下部設(shè)置有三個(gè)第一進(jìn)料口310，所述陽(yáng)極室33的一側(cè)的下部設(shè)置有兩個(gè)第二進(jìn)料口311，所述四氯化鈦鹽酸水溶液高位槽1通過(guò)第一進(jìn)料管路312與第一進(jìn)料口310連接，所述鹽酸水溶液高位槽2通過(guò)第二進(jìn)料管路313與第二進(jìn)料口311連接。四氯化鈦鹽酸水溶液和鹽酸水溶液自流進(jìn)入電解槽3。所述第一進(jìn)料口310和第二進(jìn)料口311可設(shè)置在所述陰極室32和陽(yáng)極室33的同側(cè)或異側(cè)，均能達(dá)到進(jìn)料的目的。

優(yōu)選地，所述第一出料口36與所述第二出料口38分別設(shè)置在所述電解槽3的兩側(cè)。進(jìn)一步減少了陽(yáng)極室33產(chǎn)生的氯氣和陰極室32的三氯化鈦鹽酸水溶液的接觸，提高了電解效率。

優(yōu)選地，所述第一進(jìn)料口310設(shè)置在所述第二出料口38一側(cè)，所述第二進(jìn)料口311設(shè)置在所述第一出料口36一側(cè)。有利于保證電解液濃度的均一性。

根據(jù)本實(shí)用新型，如圖3所示，所述陰極34采用鈦板電極，陽(yáng)極35采用石墨電極，所述隔膜31為陽(yáng)離子膜，所述陰極34和陽(yáng)極35與所述隔膜31的距離相等。

根據(jù)本實(shí)用新型，如圖1所示，所述電解槽3還包括設(shè)置于電解槽3外部左右兩側(cè)的陽(yáng)極銅排管314、陰極銅排管315，所述陽(yáng)極銅排管314和陰極銅排管315分別通過(guò)導(dǎo)線連接陽(yáng)極33和陰極32；所述電解裝置還包括整流器7，所述陽(yáng)極銅排管314和陰極銅排管315的一端分別連接至所述整流器7的整流器陽(yáng)極71和整流器陰極72。整流器7連接交流電源，通過(guò)整流器將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，從而為所述電解槽電解進(jìn)行供電。

根據(jù)本實(shí)用新型，所述整流器7為硅整流器。

根據(jù)本實(shí)用新型，所述陰極34和陽(yáng)極35與所述槽框30的內(nèi)部相接觸。

根據(jù)本實(shí)用新型，如圖1所示，所述第二出料管路39在進(jìn)入鹽酸水溶液接收槽5頂部前分成兩條支路，一條支路向下輸送鹽酸水溶液至鹽酸水溶液接收槽5，另一條支路為排氣管51，向上輸送分離出來(lái)的氯氣至氯氣吸收塔6。氯氣從第一個(gè)氯氣吸收塔6中下部進(jìn)入，與頂部一側(cè)沿著堿液進(jìn)料管61進(jìn)料的氫氧化鈉逆流反應(yīng)，生成次氯酸鈉，未反應(yīng)的氯氣繼續(xù)從第一個(gè)氯氣吸收塔6頂部排出，進(jìn)入第二個(gè)氯氣吸收塔6吸收，未反應(yīng)的極少量氯氣排空。吸收氯氣的氫氧化鈉通過(guò)氯氣吸收塔6底部的泵循環(huán)輸送至塔頂。由于氯氣密閉吸收，極大地減少了環(huán)境污染，同時(shí)由于生成的次氯酸鈉可輸送至電鍍廠使用，提高了氯氣的綜合利用率。

根據(jù)本實(shí)用新型，如圖1所示，四氯化鈦鹽酸水溶液高位槽1內(nèi)液面與所述三氯化鈦鹽酸水溶液接收槽4的進(jìn)口之間的高差所產(chǎn)生的壓強(qiáng)應(yīng)該足夠克服流體經(jīng)過(guò)管路及電解槽的壓降；鹽酸水溶液高位槽2內(nèi)液面與所述鹽酸水溶液接收槽5的進(jìn)口之間的高位差所產(chǎn)生的壓強(qiáng)應(yīng)該足夠克服管路及電解槽的壓降。以保證三氯化鈦鹽酸水溶液和鹽酸水溶液能夠向上溢流至三氯化鈦鹽酸水溶液接收槽4和鹽酸水溶液高位槽2。

根據(jù)本實(shí)用新型，如圖1、圖4和圖5所示，所述第一出料管路37包括分別與三個(gè)第一出料口36連接的三根第一出料支管320及由所述第一出料支管320匯合的第一出料總管321，所述第一出料總管320的末端連接三氯化鈦鹽酸水溶液接收槽4；所述第二出料管路39包括分別與兩個(gè)第二出料口38連接的兩根第二出料支管322及由所述第二出料支管322匯合的第二出料總管323，所述第二出料總管323的末端連接鹽酸水溶液接收槽5。

根據(jù)本實(shí)用新型，如圖5所示，所述第一進(jìn)料管路312包括首端連接四氯化鈦鹽酸水溶液高位槽1的第一進(jìn)料總管316和從所述第一進(jìn)料總管316末端分支的三根第一進(jìn)料支管317，所述第一進(jìn)料支管317分別與三個(gè)所述第一進(jìn)料口310連接；如圖4所示，所述第二進(jìn)料管路313包括首端連接鹽酸水溶液高位槽2的第二進(jìn)料總管318和從所述第二進(jìn)料總管318末端分支的兩根第二進(jìn)料支管319，所述第二進(jìn)料支管319分別與兩個(gè)所述第二進(jìn)料口311連接。

所述第一進(jìn)料管路312和第二進(jìn)料管路313上設(shè)置流量調(diào)節(jié)裝置(例如調(diào)節(jié)閥)，調(diào)節(jié)和控制進(jìn)料的添加速度；所述第一出料管路37和第二出料管路38上設(shè)置流量調(diào)節(jié)裝置(例如調(diào)節(jié)閥)，調(diào)節(jié)和控制出料速度。

根據(jù)本實(shí)用新型，所述電解槽3為聚丙烯電解槽。

根據(jù)本實(shí)用新型，所述固定板325與所述陰極室32和陽(yáng)極室33之間通過(guò)密封材料嚴(yán)格密封；所述陰極室32與陽(yáng)極室33之間通過(guò)密封材料嚴(yán)格密封。

基于上述電解裝置的具體結(jié)構(gòu)，所述電解裝置工作時(shí)，陰極電解液采用0.1～1.0mol/L的四氯化鈦鹽酸水溶液，陽(yáng)極電解液采用鹽酸水溶液(鹽酸的濃度是15～30％)。電解過(guò)程中陰極不斷添加四氯化鈦水溶液使陰極室中的液位保持穩(wěn)定，陽(yáng)極不斷滴加鹽酸水溶液，使陽(yáng)極室中的液位保持穩(wěn)定。在0.4～6V電壓下直流電解15～30小時(shí)，電解過(guò)程中，部分陰極電解液向上溢流，通過(guò)第一出料管路輸送至三氯化鈦鹽酸水溶液接收槽內(nèi)，即得成品，檢測(cè)三氯化鈦鹽酸水溶液的質(zhì)量濃度為15～30％。陽(yáng)極電解液向上溢流，通過(guò)第二出料管路輸送至鹽酸水溶液接收槽，陽(yáng)極室電解產(chǎn)生的氯氣與鹽酸水溶液分離，氯氣經(jīng)排氣管進(jìn)入氯氣吸收塔，與氫氧化鈉逆流接觸，被氫氧化鈉吸收后變成次氯酸鈉，輸送至電鍍廠使用，分離得到的鹽酸水溶液回收套用。

以上對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只作為范例，本實(shí)用新型并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)該實(shí)用進(jìn)行的等同修改和替代也都在本實(shí)用新型的范疇之中。因此，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)。