一種高氯酸鹽電解裝置及其電解工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種高氯酸鹽電解裝置及其電解工藝，包括依次連接的流入轉(zhuǎn)子流量計(jì)、高位槽、強(qiáng)制循環(huán)泵單元、電解槽單元、氣液分離器、換熱器、尾氣吸收塔，換熱器包括罐體，罐體內(nèi)設(shè)有列式換熱管，罐體側(cè)面分別設(shè)有物料進(jìn)口管和物料出口管，物料出口管設(shè)于物料進(jìn)口管上端，氣液分離器出口端與電解尾氣管連接，電解槽單元包括多臺(tái)并聯(lián)的電解槽，電解槽包括不銹鋼圓柱形槽體和位于不銹鋼圓柱形槽體內(nèi)的網(wǎng)狀鈦基二氧化鉛陽(yáng)極、多孔板不銹鋼陰極。本發(fā)明通過(guò)裝置和工藝的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)單條線(xiàn)占地面積縮小和生產(chǎn)能力擴(kuò)大，綜合能耗降低，安全、環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)降低，易于整頓高能耗、高污染的高氯酸鹽生產(chǎn)秩序。
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種高氯酸鹽電解裝置及其電解工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電解【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是指一種高氯酸鹽電解裝置及其電解工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 已有電解溶液采用梯度流動(dòng)電解，電解效率60?75%，電解電耗30000? 4200kwh/t ;已有的電解槽采用棒式電極Φ 48X800或1000mm，單槽42?88支電極，梯度 流動(dòng)組電解槽數(shù)5?10臺(tái)/組，一條線(xiàn)4?12組，電解槽占地面積較大，單條線(xiàn)運(yùn)行電流 5?10KA，生產(chǎn)能力2000?8000噸；已有電解槽電極上需用導(dǎo)電排連接，每條需要導(dǎo)電銅 牌約10噸或鋁牌約7噸，其電連接點(diǎn)多，能耗大，且安全性較低；已有電解槽的棒式電極采 用陶基二氧化鉛涂層易剝落，電極運(yùn)輸及撤換與安裝易損壞，需要專(zhuān)門(mén)的電解槽維修隊(duì)伍， 電解槽壽命約8個(gè)月，電極消耗0. 2?0. 8支/噸，每條線(xiàn)需專(zhuān)門(mén)維護(hù)檢修人員；已有電解 槽采用各個(gè)電解槽內(nèi)換熱，換熱量小且分散，再通過(guò)涼水塔降溫并排入大氣，難以實(shí)現(xiàn)熱能 回收利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于：克服現(xiàn)有技術(shù)上述缺陷，提供一種高氯酸鹽電解裝置及其電 解工藝，通過(guò)設(shè)置強(qiáng)制循環(huán)泵單元，采用體外強(qiáng)制循環(huán)，電流效率達(dá)85%以上，電解電耗明 顯降低；電解槽采用網(wǎng)狀板式鈦基二氧化鉛陽(yáng)極電極和多孔板式陰極電極，單條線(xiàn)運(yùn)行電 流20?60KA，生產(chǎn)能力2?4萬(wàn)噸，且占地面積較少；電解槽電極上不需采用導(dǎo)電排連接， 其電連接點(diǎn)大大減少，不僅降低了能耗，且提高了安全性能；同時(shí)采用網(wǎng)狀板式鈦基二氧化 鉛陽(yáng)極其電極涂層不易掉落，使用周期長(zhǎng)；通過(guò)采用列管式換熱器，使電解反應(yīng)產(chǎn)生的熱能 得到充分的回收利用。
[0004] 本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種高氯酸鹽電解裝置，包括依次連接的流入轉(zhuǎn) 子流量計(jì)、高位槽、強(qiáng)制循環(huán)泵單元、電解槽單元、氣液分離器、換熱器、尾氣吸收塔，換熱器 包括罐體，罐體內(nèi)設(shè)有列式換熱管，罐體側(cè)面分別設(shè)有物料進(jìn)口管和物料出口管，物料出口 管設(shè)于物料進(jìn)口管上端，罐體頂部和底部分別設(shè)有第一進(jìn)口管和第一出口管，第一出口管 通過(guò)循環(huán)管道與高位槽連接，第一進(jìn)口管處安裝有電解尾氣管，電解尾氣管與尾氣吸收塔 之間設(shè)有引風(fēng)機(jī)，氣液分離器出口端與電解尾氣管連接，電解槽單元包括多臺(tái)并聯(lián)的電解 槽，電解槽包括不銹鋼圓柱形槽體和位于不銹鋼圓柱形槽體內(nèi)的網(wǎng)狀鈦基二氧化鉛陽(yáng)極、 多孔板不銹鋼陰極。
[0005] 本發(fā)明中流入轉(zhuǎn)子流量計(jì)的作用是根據(jù)流出高氯酸鹽的濃度，調(diào)節(jié)流入到電解槽 內(nèi)的高氯酸鹽鹽水流量，高氯酸鹽濃度直接決定產(chǎn)品質(zhì)量；高位槽是電解液循環(huán)電解的中 轉(zhuǎn)槽和儲(chǔ)槽，高位槽的安裝高度要求高位槽內(nèi)液位低于氣液分離器液位，高于電解槽液位， 確保電解反應(yīng)進(jìn)入氣液分離器內(nèi)的氣體和液體分離；強(qiáng)制循環(huán)泵單元是電解液強(qiáng)制循環(huán)的 動(dòng)力，通過(guò)對(duì)強(qiáng)制循環(huán)泵單元的電解液流量和壓力調(diào)節(jié)進(jìn)而達(dá)到控制各個(gè)工藝指標(biāo)；電解 槽單元是氯酸鈉電解成高氯酸鈉的場(chǎng)所，將氯酸鹽轉(zhuǎn)化為高氯酸鹽，并產(chǎn)生熱量；氣液分離 器是氣液分離的場(chǎng)所，通過(guò)氣液分離器內(nèi)液位高低實(shí)現(xiàn)將電解反應(yīng)后產(chǎn)生的氣體、液體分 離完全；換熱器是電解歧化反應(yīng)進(jìn)行熱量交換的場(chǎng)所，換熱器內(nèi)設(shè)有列式換熱管，通過(guò)與用 熱介質(zhì)進(jìn)行熱量交換進(jìn)而調(diào)節(jié)進(jìn)行電解反應(yīng)的電解液溫度，同時(shí)歧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱能得到 充分的回收利用； 電解槽包括不銹鋼圓柱形槽體和位于不銹鋼圓柱形槽體內(nèi)的網(wǎng)狀鈦基二氧化鉛陽(yáng)極、 多孔板不銹鋼陰極。其中槽體采用不銹鋼圓柱形結(jié)構(gòu)代替不導(dǎo)電的立方體結(jié)構(gòu)，增大陰極 面積，減少陰極極化現(xiàn)象，且圓柱形槽流動(dòng)性好，無(wú)相對(duì)靜止死角，避免氯酸鈉深度電解；網(wǎng) 狀鈦基二氧化鉛陽(yáng)極包括三層：網(wǎng)狀鈦基體、銥錫銻中間體、二氧化鉛陽(yáng)極表層，即是指在 鈦絲網(wǎng)基體上人工涂銥錫銻中間層15層以上，每涂一次烘干一次，再采用兩次電沉積法鍍 在銥錫銻中間體的表面，兩次電沉積層依次為a -Pb02和β _Pb02，網(wǎng)狀鈦基體利用鈦密度 小，強(qiáng)度大，導(dǎo)電性好，熱膨脹率與二氧化鉛接近，溫度變化不易引起電積層脫落的性質(zhì)，且 鈦網(wǎng)堅(jiān)韌，與電沉積層結(jié)合牢固，進(jìn)而延長(zhǎng)電解槽使用壽命。尤其在高電流密度下可以有效 防止電極過(guò)熱，從而促使單條線(xiàn)電解生產(chǎn)能力增大，現(xiàn)有技術(shù)中采用的陶基二氧化鉛電流 密度小于1500A/m 2,而本發(fā)明電解裝置采用的鈦基二氧化鉛電流密度為2000?3000A/m2 ; 鈦基二氧化鉛陽(yáng)極中間體為銥錫銻氧化物Ir02+Sn02+Sb20 3中間體，避免生成Ti02，有效阻 止鈦基體鈍化，還可降低內(nèi)應(yīng)力，滲雜Sb后涂層導(dǎo)電性顯著提高，中間體使表層Pb0 2導(dǎo)電 體與鈦基體緊密結(jié)合，抗電解液機(jī)械沖刷涂層能力大大增強(qiáng)，使電解液強(qiáng)制外循環(huán)變成現(xiàn) 實(shí)，進(jìn)而減少電解副反應(yīng)，提高電流效率；二氧化鉛陽(yáng)極表層，其中二氧化鉛表面活性層是 缺氧含過(guò)量鉛的非化學(xué)計(jì)量化合物，在電鍍過(guò)程堿性體系中，先電沉積黑色的a -Pb02，鍍 層與底層結(jié)合力強(qiáng)，沉積層牢固，可抑制電極鈍化，酸性體系中電沉積青灰色的0-?13〇 2具 有抗氧化、耐腐蝕、高氧超電位、良好導(dǎo)電性、結(jié)合力強(qiáng)，在水溶液里電解氧化能力強(qiáng)、可通 過(guò)大電流，電催化活性高，而且電極穩(wěn)定性高，電極使用壽命長(zhǎng)；多孔板不銹鋼陰極的設(shè)置， 不銹鋼的剛性大，陰陽(yáng)極間不易短路爆鳴，使用周期長(zhǎng)，降低維護(hù)工作量，維護(hù)費(fèi)用低，且不 銹鋼陰極析氫電位低，陰陽(yáng)極距均勻，槽電壓低，電壓效率高，相對(duì)于鉛陰極的電能效率提 商； 本發(fā)明中引風(fēng)機(jī)通過(guò)負(fù)壓將進(jìn)入電解尾氣氣管內(nèi)的電解尾氣抽出，并輸送至尾氣吸收 塔中進(jìn)行吸收處理，使電解尾氣達(dá)到可直接排放入大氣的標(biāo)準(zhǔn)，高氯酸鈉電解尾氣中（按體 積分?jǐn)?shù)計(jì)）:含氧氣5?12%，含氫氣4?5%，含少量0 3和Cl2，為了保證電解尾氣輸送安全， 需用空氣將尾氣中的氫氣稀釋到爆炸極限以下(一般< 2. 5%)，為了保證環(huán)保要求，尾氣吸 收塔內(nèi)采用含不小于10%的NaOH和尿素水溶液(按體積分?jǐn)?shù)計(jì)）洗滌液循環(huán)洗滌吸收電解 尾氣中Cl 2和03。本發(fā)明中的其他結(jié)構(gòu)及其工作原理為所屬領(lǐng)域公知常識(shí)，不再贅述。
[0006] 進(jìn)一步地，所述網(wǎng)狀鈦基二氧化鉛陽(yáng)極與多孔板不銹鋼陰極距離為3?4_，電解 液在強(qiáng)制外循環(huán)條件下電解，電流濃度大大降低，減少電解副反應(yīng)，電解效率明顯提高，且 現(xiàn)有技術(shù)中電極間通過(guò)導(dǎo)電排連接，隨著電解需求的增加，需要的導(dǎo)電排增多，隨之導(dǎo)電排 間的連接點(diǎn)增加，在不斷增加導(dǎo)電排成本的同時(shí)，安全風(fēng)險(xiǎn)逐漸增加，因此本發(fā)明高氯酸鹽 電解裝置中將電極直接固定在不銹鋼圓柱形槽體上，且陰陽(yáng)電極之間設(shè)有一定的距離，在 降低電耗的同時(shí)，亦降低安全風(fēng)險(xiǎn)，且進(jìn)一步增強(qiáng)電解效率。
[0007] 進(jìn)一步地，所述氣液分離器出口端、物料進(jìn)口管和物料出口管均設(shè)有溫度控制裝 置。通過(guò)換熱器內(nèi)的列式換熱管與用熱介質(zhì)進(jìn)行熱量交換，輸送出來(lái)熱量可用于加熱高氯 酸鈉、母液蒸發(fā)等，用熱介質(zhì)通過(guò)物料進(jìn)口管、物料出口管進(jìn)出，通過(guò)設(shè)置溫度控制裝置，調(diào) 節(jié)用熱介質(zhì)的流量，進(jìn)而控制電解液溫度在60?68°C，確保電解反應(yīng)順利循環(huán)進(jìn)行。
[0008] 進(jìn)一步地，所述電解槽單元由多組電解槽并聯(lián)構(gòu)成，每組電解槽由多臺(tái)電解槽串 聯(lián)構(gòu)成，每組電解槽單元之間電解液濃度呈一定梯度，同一電解槽單元內(nèi)的電解槽電解液 濃度基本相同，通過(guò)這樣對(duì)電解槽組數(shù)，每組電解槽之間濃度的設(shè)置，進(jìn)一步提高電解產(chǎn) 能。
[0009] 進(jìn)一步地，所述強(qiáng)制循環(huán)泵單元包括一臺(tái)強(qiáng)制循環(huán)泵或者至少兩臺(tái)并聯(lián)的強(qiáng)制循 環(huán)泵。
[0010] 進(jìn)一步地，所述循環(huán)管道上還連接有流出轉(zhuǎn)子流量計(jì)，在電解槽內(nèi)電解成高氯酸 鈉時(shí)，氯酸鈉濃度逐漸降低，高氯酸鈉濃度逐漸升高，通過(guò)流入轉(zhuǎn)子流量計(jì)、流出轉(zhuǎn)子流量 計(jì)調(diào)節(jié)流量大小控制電解槽內(nèi)濃度大小，經(jīng)過(guò)多次電解循環(huán)，最后一次電解循環(huán)中末端電 解槽產(chǎn)品NaC103質(zhì)量體積濃度維持在5?80g/l。 toon] 進(jìn)一步地，所述尾氣吸收塔側(cè)面上下端之間設(shè)有洗滌循環(huán)泵，通過(guò)設(shè)置洗滌循環(huán) 泵，其作用是將尾氣吸收塔塔底中吸收了電解尾氣的洗滌液輸送到尾氣吸收塔塔體內(nèi)上端 用此洗滌液進(jìn)行再次吸收電解尾氣中氯氣、臭氧等氣體，即可實(shí)現(xiàn)將尾氣吸收塔內(nèi)的洗滌 液重復(fù)利用。
[0012] 一種高氯酸鹽電解工藝，包括如下步驟： 1)將高氯酸鹽鹽水經(jīng)過(guò)流入轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量后，輸送到高位槽內(nèi)； 2 )通過(guò)強(qiáng)制循環(huán)泵單元將高位槽內(nèi)的高氯酸鹽鹽水輸送到一組電解槽單元內(nèi)，依次經(jīng) 過(guò)電解槽單元、氣液分離器、換熱器，循環(huán)到高位槽內(nèi)； 3) 電解過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣經(jīng)過(guò)氣液分離器進(jìn)行氣液分離后，進(jìn)入電解尾氣管，通過(guò)引 風(fēng)機(jī)負(fù)壓抽出，在尾氣吸收塔內(nèi)經(jīng)過(guò)處理合格后排入大氣； 4) 當(dāng)電解槽內(nèi)電解液溫度超過(guò)68°C，開(kāi)啟換熱器與用熱介質(zhì)換熱，使電解液溫度維持 在60°C?68°C，這里的用熱介質(zhì)為冷介質(zhì)； 5) 調(diào)節(jié)流入轉(zhuǎn)子流量計(jì)、流出轉(zhuǎn)子流量計(jì)中電解液的流量，控制電解槽內(nèi)電解液濃度， 維持末級(jí)流出轉(zhuǎn)子流量計(jì)NaC103質(zhì)量體積濃度為5?80g/l，根據(jù)電解產(chǎn)品的需求，可設(shè)多 組電解槽單元進(jìn)行循環(huán)電解，則控制最后一級(jí)電解槽單元NaC103質(zhì)量體積濃度為5?80g/ 1〇
[0013] 進(jìn)一步地，所述高位槽內(nèi)液位低于氣液分離器液位，高于電解槽液位，高位槽是電 解液循環(huán)電解的中轉(zhuǎn)槽和儲(chǔ)槽，安裝高度要求高位槽內(nèi)的液位低于氣液分離器液位，高于 電解槽液位，目的是確保氣液分離器內(nèi)氣液分離，電解槽內(nèi)充滿(mǎn)液體，不發(fā)生氣阻，是保證 電解運(yùn)行的安全裝置之一。
[0014] 進(jìn)一步地，所述步驟1)中高氯酸鹽鹽水中NaC103濃度為600?630g/l，Ca 2+濃度 小于2ppm, Mg2+濃度小于2ppm，NaF濃度為0· 3?0· 6g/l。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果： (1) 本發(fā)明通過(guò)強(qiáng)制循環(huán)泵單元的設(shè)置，電解槽內(nèi)的溶液采用強(qiáng)制外循環(huán)，電流效率 達(dá)到85%以上，電解電耗低于2200kwh/t，相對(duì)于現(xiàn)有的梯度流動(dòng)電解技術(shù)，電流效率60? 75%，電解電耗約3000?4200kwh/t，電流效率明顯提高，電解電耗降低； (2) 本發(fā)明電解工藝技術(shù)電解槽采用鈦基二氧化鉛網(wǎng)狀板式陽(yáng)極，多孔板式陰極，單條 線(xiàn)運(yùn)行電流20?60KA，單條線(xiàn)生產(chǎn)能力2?4萬(wàn)噸，占地面積較少，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中電解 槽中采用棒式電極Φ 48X800或1000mm，單槽42?88支電極，梯度流動(dòng)組電解槽數(shù)5? 10臺(tái)/組，一條線(xiàn)4?12組，電解槽占地面積較大，單條線(xiàn)運(yùn)行電流5?10KA，生產(chǎn)能力 2000?8000噸，單條線(xiàn)生產(chǎn)能力大幅度提高； (3) 本發(fā)明電解工藝技術(shù)中電解槽甩掉了現(xiàn)有技術(shù)電極上的導(dǎo)電排，將電極直接固定 在槽體上，且陰陽(yáng)極間存在一定的距離，因而，電極間電連接點(diǎn)大大減少，不僅降低能耗，且 安全性能提1? ; (4) 本發(fā)明電解槽裝置中采用網(wǎng)狀板式鈦基二氧化鉛陽(yáng)極，其鈦基二氧化鉛電極涂層 代替現(xiàn)有技術(shù)中陶基二氧化鉛涂層，不易剝落，且電極不易損壞，電解槽使用周期延長(zhǎng)，且 陽(yáng)極可以重涂電極涂層反復(fù)使用，不需要專(zhuān)門(mén)的電解槽維修隊(duì)伍； (5) 本發(fā)明中電解槽工藝和裝置中通過(guò)換熱器將歧化反應(yīng)熱能與用熱介質(zhì)集中換熱， 代替了電槽先分別換熱，再集中熱量，后經(jīng)過(guò)涼水塔冷卻后排入大氣的工藝，實(shí)現(xiàn)了電解反 應(yīng)熱能的回收利用。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 其中：1 一流入轉(zhuǎn)子流量計(jì)，2-高位槽，3-強(qiáng)制循環(huán)泵，4一電解槽，5-氣液分離器， 6-換熱器，7-引風(fēng)機(jī)，8-尾氣吸收塔，9-洗滌循環(huán)泵，10-第一進(jìn)口管，11-第一出口 管，12-物料進(jìn)口管，13-物料出口管，14一流出轉(zhuǎn)子流量計(jì)，15-循環(huán)管道、16-電解尾氣 管。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0018] 實(shí)施例1 : 本實(shí)施例的主要結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括依次連接的流入轉(zhuǎn)子流量計(jì)1、高位槽2、強(qiáng)制 循環(huán)泵單元、電解槽單元、氣液分離器5、換熱器6、尾氣吸收塔8,換熱器6包括罐體，罐體內(nèi) 設(shè)有列式換熱管，罐體側(cè)面分別設(shè)有物料進(jìn)口管12和物料出口管13,物料出口管13設(shè)于 物料進(jìn)口管12上端，罐體頂部和底部分別設(shè)有第一進(jìn)口管10和第一出口管11，第一出口 管11通過(guò)循環(huán)管道15與高位槽2連接，第一進(jìn)口管10處安裝有電解尾氣管16,電解尾氣 管16與尾氣吸收塔8之間設(shè)有引風(fēng)機(jī)7,氣液分離器5出口端與電解尾氣管16連接，電解 槽單元包括多臺(tái)電解槽4,電解槽4包括不銹鋼圓柱形槽體和位于不銹鋼圓柱形槽體內(nèi)的 網(wǎng)狀鈦基二氧化鉛陽(yáng)極、多孔板不銹鋼陰極。
[0019] 一種高氯酸鹽電解工藝，其特征在于，包括以下步驟： 1)將高氯酸鹽鹽水經(jīng)過(guò)流入轉(zhuǎn)子流量計(jì)1計(jì)量后，輸送到高位槽2內(nèi)，高氯酸鹽鹽水 中NaC103質(zhì)量體積濃度為600?630g/l，Ca2+濃度小于2ppm, Mg2+濃度小于2ppm，NaF濃 度為 0· 3 ?0· 6g/l。
[0020] 2)通過(guò)強(qiáng)制循環(huán)泵單元將高位槽2內(nèi)的高氯酸鹽鹽水輸送到一組電解槽單元內(nèi)， 依次經(jīng)過(guò)電解槽單元、氣液分離器5、換熱器6,循環(huán)到高位槽2內(nèi)； 3)電解過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣經(jīng)過(guò)氣液分離器5進(jìn)行分離后，進(jìn)入電解尾氣氣管16,通過(guò) 引風(fēng)機(jī)7負(fù)壓抽出，在尾氣吸收塔8內(nèi)經(jīng)過(guò)處理合格后排入大氣； 4) 當(dāng)電解槽內(nèi)電解液溫度超過(guò)68°C，開(kāi)啟換熱器6與用熱介質(zhì)換熱，使電解液溫度維 持在60°C?68°C，用熱介質(zhì)為冷介質(zhì)； 5) 調(diào)節(jié)流入轉(zhuǎn)子流量計(jì)1、流出轉(zhuǎn)子流量計(jì)14中電解液的流量，控制電解槽內(nèi)電解液 濃度，NaC103濃度為5?80g/l。
[0021] 本發(fā)明中流入轉(zhuǎn)子流量計(jì)1的作用是根據(jù)流出高氯酸鹽的濃度，調(diào)節(jié)流入到電解 槽4內(nèi)的高氯酸鹽鹽水流量，高氯酸鹽濃度直接決定產(chǎn)品質(zhì)量要求；高位槽2是電解液循環(huán) 電解的中轉(zhuǎn)槽和儲(chǔ)槽，高位槽2的安裝高度要求高位槽內(nèi)液位低于氣液分離器液位，高于 電解槽液位，確保電解反應(yīng)進(jìn)入氣液分離器內(nèi)的氣體和液體分離；強(qiáng)制循環(huán)泵單元是電解 液強(qiáng)制循環(huán)的動(dòng)力，通過(guò)對(duì)強(qiáng)制循環(huán)泵單元的電解液流量和壓力調(diào)節(jié)進(jìn)而達(dá)到控制各個(gè)工 藝指標(biāo)；電解槽單元是氯酸鈉電解成高氯酸鈉的場(chǎng)所，將氯酸鹽轉(zhuǎn)化為高氯酸鹽；氣液分 離器5是氣液分離的場(chǎng)所，通過(guò)氣液分離器5內(nèi)液位高低實(shí)現(xiàn)將電解反應(yīng)后產(chǎn)生的氣體、液 體分離完全；換熱器6是電解歧化反應(yīng)進(jìn)行熱量交換的場(chǎng)所，換熱器內(nèi)設(shè)有列式換熱管，通 過(guò)與用熱介質(zhì)進(jìn)行熱量交換進(jìn)而調(diào)節(jié)電解反應(yīng)的電解液溫度，同時(shí)歧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱能得 到充分的回收利用； 電解槽4包括不銹鋼圓柱形槽體和位于不銹鋼圓柱形槽體內(nèi)的網(wǎng)狀鈦基二氧化鉛陽(yáng) 極、多孔板不銹鋼陰極。其中槽體采用不銹鋼圓柱形結(jié)構(gòu)代替不導(dǎo)電的立方體結(jié)構(gòu)，增大陰 極面積，減少陰極極化現(xiàn)象，且圓柱形槽流動(dòng)性好，無(wú)相對(duì)靜止死角，避免氯酸鈉深度電解； 網(wǎng)狀鈦基二氧化鉛陽(yáng)極包括三層：網(wǎng)狀鈦基體、銥錫銻中間體、二氧化鉛陽(yáng)極表層，即是指 在鈦絲網(wǎng)基體上人工涂銥錫銻中間層15層以上，每涂一次烘干一次，采用兩次電沉積法鍍 在涂銥錫銻中間體的表面，兩次電沉積層依次為a -Pb02和β _Pb02，網(wǎng)狀鈦基體利用鈦密 度小，強(qiáng)度大，導(dǎo)電性好，熱膨脹率與二氧化鉛接近，溫度變化不易引起電積層脫落的性質(zhì)， 且鈦網(wǎng)堅(jiān)韌，與電沉積層結(jié)合牢固，進(jìn)而延長(zhǎng)電解槽使用壽命。尤其在高電流密度下可以有 效防止電極過(guò)熱，從而促使單條線(xiàn)電解生產(chǎn)能力增大，現(xiàn)有技術(shù)中采用的陶基二氧化鉛電 流密度小于1500A/m 2,而本發(fā)明電解裝置采用的鈦基二氧化鉛電流密度為2000?3000A/ m2 ;鈦基二氧化鉛陽(yáng)極中間體為銥錫銻氧化物Ir02+Sn02+Sb20 3中間體，避免生成Ti02，有效 阻止鈦基體鈍化，還可降低內(nèi)應(yīng)力，滲雜Sb后涂層導(dǎo)電性顯著提高，中間體使表層Pb0 2導(dǎo) 電體與鈦基體緊密結(jié)合，抗電解液機(jī)械沖刷涂層能力大大增強(qiáng)，使電解液強(qiáng)制外循環(huán)變成 現(xiàn)實(shí)，進(jìn)而減少電解副反應(yīng)，提高電流效率；二氧化鉛陽(yáng)極表層，其中二氧化鉛表面活性層 是缺氧含過(guò)量鉛的非化學(xué)計(jì)量化合物，在電鍍過(guò)程堿性體系中，先電沉積黑色的a -Pb02， 鍍層與底層結(jié)合力強(qiáng)，沉積層牢固，可抑制電極鈍化，酸性體系中電沉積青灰色的β_ΡΚ) 2 具有抗氧化、耐腐蝕、高氧超電位、良好導(dǎo)電性、結(jié)合力強(qiáng)，在水溶液里電解氧化能力強(qiáng)、可 通過(guò)大電流，電催化活性高，而且電極穩(wěn)定性高，電極使用壽命長(zhǎng)；多孔板不銹鋼陰極的設(shè) 置，不銹鋼的剛性大，陰陽(yáng)極間不易短路爆鳴，使用周期長(zhǎng)，降低維護(hù)工作量，維護(hù)費(fèi)用低， 且不銹鋼陰極析氫電位低，陰陽(yáng)極距均勻，槽電壓低，電壓效率高，相對(duì)于鉛陰極的電能效 率提商； 本發(fā)明中引風(fēng)機(jī)7通過(guò)負(fù)壓將進(jìn)入電解尾氣管16內(nèi)的電解尾氣抽出，并輸送至尾氣吸 收塔中進(jìn)行吸收處理，使電解尾氣達(dá)到可直接排放入大氣的標(biāo)準(zhǔn)，高氯酸鈉電解尾氣中（按 體積分?jǐn)?shù)計(jì)）：含氧氣5?12%，含氫氣4?5%，含少量0 3和Cl2，為了保證電解尾氣輸送安 全，需用空氣將尾氣中的氫氣稀釋到爆炸極限以下(一般< 2. 5%)，為了保證環(huán)保要求，尾氣 吸收塔內(nèi)采用含不小于10%的NaOH和尿素水溶液(按體積分?jǐn)?shù)計(jì)）洗滌液循環(huán)洗滌吸收電 解尾氣中（：12和0 3。
[0022] 實(shí)施例2 : 本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上進(jìn)一步限定所述網(wǎng)狀鈦基二氧化鉛陽(yáng)極與多孔板不銹 鋼陰極距離為3?4_，電解液在強(qiáng)制外循環(huán)條件下電解，電流濃度大大降低，進(jìn)而減少電 解副反應(yīng)，電解效率明顯提高。且現(xiàn)有技術(shù)中電極間通過(guò)導(dǎo)電排連接，隨著電解需求的增 力口，需要的導(dǎo)電排增多，隨之導(dǎo)電排間的連接點(diǎn)增加，在不斷增加導(dǎo)電排成本的同時(shí)，安全 風(fēng)險(xiǎn)逐漸增加，因此本發(fā)明高氯酸鹽電解裝置中將電極直接固定在不銹鋼圓柱形槽體上， 且陰陽(yáng)電極之間設(shè)有一定的距離，在降低電耗的同時(shí)，亦降低安全風(fēng)險(xiǎn)，且進(jìn)一步增強(qiáng)電解 效率。
[0023] 本實(shí)施例的其他部分與實(shí)施例1相同，不再贅述。
[0024] 實(shí)施例3 : 本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述氣液分離器5出口端、物料進(jìn)口管12和物料出 口管13均設(shè)有溫度控制裝置，電解歧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱量，通過(guò)換熱器6內(nèi)的列式換熱管與 用熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換，輸送出來(lái)熱量可加熱高氯酸鈉及用于母液蒸發(fā)等，用熱介質(zhì)通過(guò)物 料進(jìn)口管12、物料出口管13進(jìn)出，通過(guò)設(shè)置溫度控制裝置，調(diào)節(jié)輸入用熱介質(zhì)的流量，進(jìn)而 控制電解液溫度保持在60?68°C，確保電解反應(yīng)順利循環(huán)進(jìn)行。本實(shí)施例的其他部分與上 述實(shí)施例相同，不再贅述。
[0025] 實(shí)施例4 : 本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步限定所述電解槽單元由多組電解槽并聯(lián)構(gòu) 成，每組電解槽由多臺(tái)電解槽4串聯(lián)構(gòu)成，每組電解槽單元之間電解液濃度呈一定梯度，同 一電解槽單元內(nèi)的電解槽電解液濃度基本相同，通過(guò)這樣對(duì)電解槽組數(shù)，每組電解槽之間 濃度的設(shè)置，進(jìn)一步提高電解產(chǎn)能。本實(shí)施例的其他部分與上述實(shí)施例相同，不再贅述。
[0026] 實(shí)施例5 : 本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步限定所述強(qiáng)制循環(huán)泵單元包括一臺(tái)強(qiáng)制循環(huán) 泵或者至少兩臺(tái)并聯(lián)的強(qiáng)制循環(huán)泵3。本實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同，不再贅述。
[0027] 實(shí)施例6 : 本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步限定所述循環(huán)管道15上還連接有流出轉(zhuǎn)子流 量計(jì)14,流出轉(zhuǎn)子流量計(jì)14作用是計(jì)量進(jìn)入下一組電解槽單元電解液流量，在電解槽4內(nèi) 電解成高氯酸鈉時(shí)，氯酸鈉濃度逐漸降低，高氯酸鈉濃度逐漸升高，通過(guò)流入轉(zhuǎn)子流量計(jì)1、 流出轉(zhuǎn)子流量計(jì)14調(diào)節(jié)流量大小控制電解槽內(nèi)濃度大小，經(jīng)過(guò)多級(jí)循環(huán)電解，控制最后一 級(jí)電解槽中氯酸鈉濃度：NaC10 3質(zhì)量體積濃度為5?80g/l。本實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)與上述 實(shí)施例相同，不再贅述。
[0028] 實(shí)施例7 : 本實(shí)施例在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)一步限定所述尾氣吸收塔8側(cè)面上下端之間設(shè)有 洗滌循環(huán)泵9,通過(guò)設(shè)置洗滌循環(huán)泵9,其作用是將尾氣吸收塔8塔底中吸收了電解尾氣的 洗滌液輸送到尾氣吸收塔塔體內(nèi)上端，如此洗滌循環(huán)吸收電解尾氣，即可實(shí)現(xiàn)將尾氣吸收 塔內(nèi)的洗滌液重復(fù)利用。本實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同，不再贅述。
[0029] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依 據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù) 范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種高氯酸鹽電解裝置，其特征在于：包括依次連接的流入轉(zhuǎn)子流量計(jì)（1)、高位 槽（2)、強(qiáng)制循環(huán)泵單元、電解槽單元、氣液分離器（5)、換熱器（6)、尾氣吸收塔（8)，換熱器 (6)包括罐體，罐體內(nèi)設(shè)有列管式換熱管，罐體側(cè)面分別設(shè)有物料進(jìn)口管（12)和物料出口 管（13)，物料出口管（13)設(shè)于物料進(jìn)口管（12)上端，罐體頂部和底部分別設(shè)有第一進(jìn)口管 (10)和第一出口管（11)，第一出口管（11)通過(guò)循環(huán)管道（15)與高位槽（2)連接，第一進(jìn)口 管（10)處安裝有電解尾氣管（16)，電解尾氣管（16)與尾氣吸收塔（8)之間設(shè)有引風(fēng)機(jī)（7)， 氣液分離器（5)出口端與電解尾氣管（16)連接，電解槽單元包括多臺(tái)并聯(lián)的電解槽（4)，電 解槽（4)包括不銹鋼圓柱形槽體和位于不銹鋼圓柱形槽體內(nèi)的網(wǎng)狀鈦基二氧化鉛陽(yáng)極、多 孔板不銹鋼陰極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高氯酸鹽電解裝置，其特征在于：所述網(wǎng)狀鈦基二氧化 鉛陽(yáng)極與多孔板不銹鋼陰極距離為3?4_。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高氯酸鹽電解裝置，其特征在于：所述氣液分離器（5)出 口端、物料進(jìn)口管（12 )和物料出口管（13 )均設(shè)有溫度控制裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高氯酸鹽電解裝置，其特征在于：所述電解槽單元由多 組電解槽并聯(lián)構(gòu)成，每組電解槽由多臺(tái)電解槽（4 )串聯(lián)構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種高氯酸鹽電解裝置，其特征在于：所述強(qiáng) 制循環(huán)泵單元包括一臺(tái)強(qiáng)制循環(huán)泵或者至少兩臺(tái)并聯(lián)的強(qiáng)制循環(huán)泵（3)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高氯酸鹽電解裝置，其特征在于：所述循環(huán)管道（15)上 還連接有流出轉(zhuǎn)子流量計(jì)（14)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高氯酸鹽電解裝置，其特征在于：所述尾氣吸收塔（8)側(cè) 面上下端之間設(shè)有洗滌循環(huán)泵（9 )。
8. -種高氯酸鹽電解工藝，其特征在于，包括以下步驟： 1) 將高氯酸鹽鹽水經(jīng)過(guò)流入轉(zhuǎn)子流量計(jì)（1)計(jì)量后，輸送到高位槽（2)內(nèi)； 2) 通過(guò)強(qiáng)制循環(huán)泵單元將高位槽（2)內(nèi)的高氯酸鹽鹽水輸送到一組電解槽單元內(nèi)，依 次經(jīng)過(guò)電解槽單元、氣液分離器（5)、換熱器（6)，循環(huán)到高位槽（2)內(nèi)； 3) 電解過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣經(jīng)過(guò)氣液分離器（5)進(jìn)行分離后，尾氣進(jìn)入電解尾氣管 (16)，通過(guò)引風(fēng)機(jī)（7)負(fù)壓抽出，在尾氣吸收塔（8)內(nèi)經(jīng)過(guò)處理合格后排入大氣； 4) 當(dāng)電解槽內(nèi)電解液溫度超過(guò)68°C，開(kāi)啟換熱器（6)與用熱介質(zhì)換熱，維持電解液溫 度 60°C?68°C ; 5) 調(diào)節(jié)流入轉(zhuǎn)子流量計(jì)（1 )、流出轉(zhuǎn)子流量計(jì)（14)中電解液的流量，控制電解槽內(nèi)電 解液濃度，維持末級(jí)流出轉(zhuǎn)子流量計(jì)（14)中NaC103質(zhì)量體積濃度為5?80g/l。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種高氯酸鹽電解工藝，其特征在于：所述高位槽（2)內(nèi)液位 低于氣液分離器（5)液位，高于電解槽（4)液位。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的一種高氯酸鹽電解工藝，其特征在于：所述步驟1)中 高氯酸鹽鹽水中NaC103質(zhì)量體積濃度為600?630g/l，Ca 2+濃度小于2ppm、Mg2+濃度小于 2ppm，NaF 濃度為 0· 3 ?0· 6g/l。
【文檔編號(hào)】C25B9/06GK104087967SQ201410350418
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】王群, 汪明瓊 申請(qǐng)人:茂縣鑫鹽化工有限公司