專利名稱：復(fù)極式離子膜電解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電解裝置，尤其與復(fù)極式離子膜電解裝置有關(guān)。
在電解工業(yè)中，尤其是氯堿工業(yè)中的電解堿金屬氯化物水溶液，一般都推薦使用離子膜法電解裝置，以復(fù)極式電解裝置而論，它包括多個單元電解槽、兩個端部半單元電解槽、設(shè)置在單元電解槽之間的陽極襯墊、陰極襯墊和離子交換膜及將多個單元電解槽串聯(lián)起來的前、后端頭和側(cè)桿，這類電解裝置中使用的單元電解槽有不同的結(jié)構(gòu)，有一種復(fù)極式單元電解槽是采用一塊爆炸復(fù)合的三層復(fù)合板連接兩個極性相反的兩個反應(yīng)室，四周用不銹鋼和爆炸復(fù)合的鈦-鋼二層復(fù)合板的焊接件圍成邊框，用這種單元槽形成的電解裝置的不足之處是三層復(fù)合板造價太高，為了降低造價，還有一種單元電解槽，它是用整板制成由帶鉤凸緣、構(gòu)架壁和間壁構(gòu)成的盤狀構(gòu)件，兩盤狀構(gòu)件背靠背配置，用條形構(gòu)架插在各構(gòu)件的帶鉤凸緣和構(gòu)架壁之間，從而形成兩個反應(yīng)室，這種單元電解槽的不足之處是剛度和強度較低，結(jié)構(gòu)易發(fā)生變形;盤狀構(gòu)件的成形加工精度要求極高，需專用設(shè)備;此外，密封不易保證，在工作過程中容易發(fā)生泄漏及帶動內(nèi)部構(gòu)件變形。
本發(fā)明的目的是要設(shè)計一種復(fù)極式離子膜電解裝置，這種裝置中各部件易于加工成形、成本低、密封可靠、在電解過程中不易變形和泄漏。
本發(fā)明的復(fù)極式離子膜電解裝置包括多個單元電解槽、兩個端部半單元電解槽、設(shè)置在單元電解槽之間的陽極襯墊和陰極襯墊和離子交換膜及將多個單元電解槽串聯(lián)起來的連接件，單元電解槽由背靠背配置的、在電上連接的陰極盤和陽極盤、由四個邊框條構(gòu)成的框架、通過導(dǎo)電肋條焊接到陰陽極盤上的陰極和陽極組成，陰極盤和陽極盤為四周帶側(cè)壁的盤狀構(gòu)件，邊框條由一端帶兩側(cè)凹槽的邊框條本體、適配在兩側(cè)凹槽中的夾板條、在邊框條本體的一端與夾板條固定連接的陽極密封件組成，在相對的邊框條上連接有供電解液和電解產(chǎn)品流通的進出管口，陰極盤的四周與邊框條本體固定連接，陽極盤的四周與陽極密封件固定連接。
端部半單元電解槽分為陽極端部半單元電解槽和陰極端部半單元電解槽，端部半單元電解槽由極盤，由四個邊框條構(gòu)成的框架、通過導(dǎo)電肋條焊接到極盤上的電極，設(shè)置在極盤背側(cè)在電上連接的安裝板組成，陽極端部半單元電解槽中的邊框條由一端帶兩側(cè)凹槽的邊框條本體、適配在兩側(cè)凹槽中的夾板條、在邊框條本體的一端與夾板條固定連接的陽極密封件組成，陽極盤的四周與邊框條中的陽極密封件固定連接，陰極端部半單元槽中的邊框條由邊框條本體及在端部與邊框條本體固定連接的陰極密封件組成，陰極盤的四周與陰極密封件固定連接。
為了進一步降低成本，防止陰極介質(zhì)的腐蝕，在邊框條本體的另一端還有與邊框條本體固定連接的陰極密封件，陰極盤與陰極密封件固定連接。
為了改善陰極盤和陽極盤之間的導(dǎo)電性，在陰陽極盤之間還有導(dǎo)電板。
為了進一步提高單元電解槽的剛度和強度，在陰陽極盤之間還有兩端插接在邊框條本體內(nèi)的支承板。
為了防止端部半單元電解槽中極盤與安裝板在焊接時發(fā)生焊漏，在極盤和安裝板之間還有連接板。
本發(fā)明設(shè)計的復(fù)極式離子膜電解裝置具有下述優(yōu)點。
1.裝置中的單元電解槽不易變形、配合精度高，這是由于采用了組合式邊框條結(jié)構(gòu)，不僅成本低、可滿足陰陽極材質(zhì)不同的焊接要求，而且所形成的框架為剛性構(gòu)件，在使用中不易變形，也不會帶動陰陽極盤變形，而且兩端的密封件可以通過機加工達到精確的尺寸要求，保證極距的尺寸。
2.裝置中的各部件易于加工，尤其是陰陽極盤，用一般設(shè)備即可成形。
3.密封可靠，不易泄漏。
4.剛度和強度好。


圖1是本發(fā)明設(shè)計的復(fù)極式離子膜電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是單元電解槽的正視圖。
圖3是圖2的俯視圖。
圖4是陽極端部半單元電解槽的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是陰極端部半單元電解槽的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是陰(陽)極盤的剖視圖。
圖7是單元電解槽中的邊框條的立體圖。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式及其效果作進一步的描述。
圖1是本發(fā)明設(shè)計的復(fù)極式離子膜電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。它包括多個單元電解槽27，兩個端部半單元電解槽24、25，設(shè)置在單元電解槽之間的陽極襯墊22和陰極襯墊21及離子交換膜23，及將單元電解槽和半單元電解槽串聯(lián)起來的連接件，如前端頭17、后端頭18、活動端頭19和側(cè)桿20組成，在端部半單元電解槽上連接有電纜26，各單元電解槽上的進出口還與陰、陽極的入出口總管連接，單元電解槽的結(jié)構(gòu)見圖2～圖3。它由背靠背配置的、在電上連接的陰極盤1和陽極盤2，由四個邊框條構(gòu)成的框架3、通過導(dǎo)電肋條4焊接到陰陽極盤上的陰極5和陽極6組成，陰極盤1可以用鎳、不銹鋼或這些金屬的合金板材加工而成，可以是整體結(jié)構(gòu)，也可以裁剪后四角焊接而成，陰極盤中的導(dǎo)電肋條可用陰極盤的相同材料制成，陰極5可采用陰極盤相同的材料，在其表面進行活化處理，也可采用表面涂以鐳鈮鎳涂層的不同材質(zhì)，這些材料都可沿用通常使用的電解裝置中用的陰極材料，陰極盤與陰極之間的空間即為陰極室，陽極盤2可以采用鈦或鈦合金，其加工方法可與陰極盤的加工方法一樣，陽極6可以使用任何一般，電解堿金屬氯化物水溶液所使用的陽極材料，如鈦、或鈦合金，并再在這些材料表面涂以含釕、鈦、銥等元素的活性層，陽極盤和陽極之間的空間為陽極室，陽極室內(nèi)的導(dǎo)電肋條也與陽極盤的材料相同，陰極盤1和陽極盤2之間在電上連接，它們可以靠兩盤底部緊密接觸或在兩盤之間加入導(dǎo)電板7后焊接實現(xiàn)電連接，加入導(dǎo)電板7再將陰陽極盤與導(dǎo)電板7焊接連成一體，則有更好的導(dǎo)電效果，陰陽極盤上均應(yīng)分別連有進出管口(見圖6)，框架3是由四個邊框條構(gòu)成的，各邊框條之間可以采用焊接、螺釘連接等連接方式，邊框條的結(jié)構(gòu)見圖7，它由邊框條本體9、適配在邊框條本體兩側(cè)凹槽中的兩根夾板條10、11、在邊框條本體一端與兩根夾板條10、11固定連接的陽極密封件12、在另一端固定連接的陰極密封件13組成，邊框條本體可以使用價廉的普通碳鋼，陽極密封件12和夾板條10、11一般使用與陽極盤相同的材料，以便實現(xiàn)與陽極盤2之間的焊接，夾板條10、11與邊框條本體間可采用螺釘連接、粘接等連接方式，而陰極密封件13一般使用與陰極相同的金屬材料，它們與碳鋼制成的邊框條本體是很容易焊接在一起的，如果邊框本體也使用不銹鋼等材料制成，則陰極密封件就可以不需要，陰極盤就可直接焊接到邊框條本體上，然后將四根這樣的邊框條按設(shè)計尺寸連接構(gòu)成一個框架，可以看到這種結(jié)構(gòu)的框架本身就是一種剛性結(jié)構(gòu)，在使用中是不會變形的，而且根據(jù)極距的需要可分別對陰極密封件和陽極密封件的表面進行機加工，以便達到表面粗糙度和尺寸的要求，框架上應(yīng)有相應(yīng)的電解液和電解產(chǎn)品流通管口的進出口，在此框架內(nèi)再安裝陰陽極盤、導(dǎo)電板及支承板，并根據(jù)要求將導(dǎo)電板和陰陽極盤焊接在一起，再在陰陽極盤內(nèi)焊入導(dǎo)電肋板和陰極、陽極，這就構(gòu)成了單元電解槽。
陽極端部半單元電解槽的一種結(jié)構(gòu)見圖4，它由陽極盤42、由四個邊框條構(gòu)成的框架、通過導(dǎo)電肋條焊接到陽極盤42上的陽極、與陽極盤42電連接的安裝板413組成。為了提高半單元電解槽的剛度，在邊框條一端設(shè)有蓋板415及設(shè)置在蓋板415和安裝板413之間的支承筋條414，陽極盤和安裝板之間電連接，邊框條由一端帶兩側(cè)凹槽的邊框條本體49、適配在凹槽中的兩個夾板條411、412及在邊框條一端與夾板條412、412固定連接的陽極密封件412組成，陽極盤42的四周與邊框條中的夾板條固定連接，陽極端部半單元電解槽的一種結(jié)構(gòu)見圖5，與陽極端部半單元電解槽不同之處是，邊框條由邊框條本體59和在一端與邊框條本體固定連接的陰極密封件513組成，陰極盤51的四周與陰極密封件513固定連接，為了防止極盤與安裝板在焊接時發(fā)生焊漏，在它們之間可加設(shè)連接板514，先將連接板與極盤焊接在一起，然后再將連接板與安裝板之間采用塞焊連接在一起，端部半單元電解槽中各個部件所用的材料與單元電解槽中的相同，根據(jù)使用和設(shè)計的要求確定單元電解槽的數(shù)量，在各單元電解槽之間設(shè)置離子交換膜及陽極襯墊或陰極襯墊，順序配置就可構(gòu)成本發(fā)明的電解裝置，各單元電解槽之間的配置方法、配置步驟可沿用本技術(shù)領(lǐng)域中常用的各種方式，離子交換膜可以選用通常使用的各種型號，襯墊可以是橡膠墊片，如乙丙橡膠等，陽極盤和陰極盤分別用1.5毫米厚和2毫米厚的板材，采用壓彎成形，四周焊接而成，導(dǎo)電肋條每隔9.5厘米間距焊在盤的內(nèi)側(cè)，各導(dǎo)電肋條上有直徑12毫米的孔20個，供電解液和電解產(chǎn)品通過，陽極是1.2毫米厚的鈦板制成的多孔板或網(wǎng)孔板，即可以在板上打多個孔，也可以是板材拉網(wǎng)軋平形成的網(wǎng)軋，然后再涂以活性層，陰極是用1.5毫米的不銹鋼板制成的多孔板或網(wǎng)孔板，導(dǎo)電板是鋼和鈦的復(fù)合板，用點焊將其分別與陰、陽極盤焊在一起，支承板用一般鋼板條，導(dǎo)電板和支承板的厚度均為4毫米，陰陽極盤的尺寸為長×寬×高＝2356×1156×26毫米，98對單元電解槽構(gòu)成的電解裝置用于電解食鹽水生產(chǎn)燒堿和氯氣，按照陽極物料進口NaCl濃度305g/l，出口180g/l，陰極物料NaOH入口濃度30%，出口32%的工藝進行，結(jié)果如下電流效率97%、單元電解槽槽電壓3.15～3.2V，直流電耗≤2250KWH/t 100%NaOH，在使用中，由于裝置的剛性和耐溫較好，因此不會發(fā)生變形、泄漏;由于極距精度高，在使用中不會變化，所以槽電壓穩(wěn)定;即使過程中因各種原因壓差增大時，單元槽也不會變形，更不會破壞離子膜。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)極式離子膜電解裝置，它包括多個單元電解槽、兩個端部的半單元電解槽、設(shè)置在單元電解槽之間的陽極襯墊和陰極襯墊及離子交換膜、將多個電解槽串聯(lián)起來的連接件，所說的單元電解槽包括背靠背配置的、在電上連接的陰極盤和陽極盤、框架、通過導(dǎo)電肋條焊接到陰陽極盤上的陰極和陽極，其特征是所說的陰極盤和陽極盤為四周帶側(cè)壁的盤狀構(gòu)件，側(cè)壁上有進出口，所說的框架由四個邊框條構(gòu)成，所說的邊框條由一端帶兩側(cè)凹槽的邊框條本體、適配在兩側(cè)凹槽中的夾板條、在邊框條本體的一端與夾板條固定連接的陽極密封件組成，在相對邊框條上連接有進出管口，所說的陰極盤的四周與邊框條本體固定連接，所說的陽極盤的四周與陽極密封件固定連接。
2.按權(quán)利要求1所說的復(fù)極式離子膜電解裝置，其特征是在邊框條本體的另一端還有與邊框條本體固定連接的陰極密封件，所說的陰極盤的四周與陰極密封件固定連接。
3.按權(quán)利要求2所說的復(fù)極式離子膜電解裝置，其特征是在所說的陰陽盤之間還固定連接有導(dǎo)電板。
4.按權(quán)利要求1或2或3所說的復(fù)極式離子膜電解裝置，其特征是在所說的陰陽盤之間還有兩端插接在邊框條本體內(nèi)的支承板。
5.按權(quán)利要求4所說的復(fù)極式離子膜電解裝置，其特征是所說的端部的半單元電解槽包括極盤、由四個邊框條構(gòu)成的框架、通過導(dǎo)電肋條焊接到極盤上的電極、設(shè)置在極盤背側(cè)的在電上連接的安裝板，所說的陽極端部半單元電解槽中的邊框條由一端帶兩側(cè)凹槽的邊框條本體、適配在兩側(cè)凹槽中的夾板條、在邊框條本體的一端與夾板條固定連接的陽極密封件組成，所說的極盤是陽極盤，它的四周與陽極密封件固定連接，所說的陰極端部半單元電解槽中的邊框條由邊框條本體和在端部與邊框條本體固定連接的陰極密封件組成，所說的極盤是陰極盤，它的四周與陰極密封件固定連接。
6.按權(quán)利要求5所說的復(fù)極式離子膜電解裝置，其特征是在極盤與安裝板之間還有連接板。
全文摘要
本發(fā)明屬于復(fù)極式離子膜電解裝置，它由多個單元電解槽順序串聯(lián)配置而成，單元電解槽由背靠背配置的、在電上連接的陰極盤和陽極盤，由四個邊框條構(gòu)成的框架、通過導(dǎo)電肋條焊接到陰陽極盤上的陰極和陽極組成，由于各單元電解槽采用組合式、剛性結(jié)構(gòu)，又可實現(xiàn)二次機加工，因此本裝置成本低、不易變形和泄漏、各部件易于加工成型、工作穩(wěn)定。
文檔編號C25B1/46GK1105714SQ94100649
公開日1995年7月26日 申請日期1994年1月20日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月20日
發(fā)明者邢家梧, 甘鎖才, 馮忠貴 申請人:北京化工機械廠