專利名稱：一種帶有運(yùn)動(dòng)電極的箱式電解槽設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種箱式電解槽設(shè)備，特別涉及一種帶有運(yùn)動(dòng)電極的箱式 背景技術(shù)有機(jī)電化學(xué)合成通過控制電極電勢(shì)可提高反應(yīng)的選擇性，控制電解槽中的 電量大小可控制產(chǎn)物的產(chǎn)量。反應(yīng)一般在常溫、常壓下進(jìn)行，不需加催化劑， 有機(jī)電化學(xué)合成可取代某些氧化劑和還原劑，并且氧化、還原介質(zhì)可在電解槽 中再生，節(jié)約了原料、降低了成本、避免了污染，是綠色合成的重要途徑之一。 從社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益等方面出發(fā)，有機(jī)電化學(xué)合成具有化學(xué)合成 無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。目前，國內(nèi)外許多研究人員致力于開發(fā)適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的有機(jī)電 化學(xué)合成設(shè)備，主要有二大類型 一類是固定床電解槽，另一類是運(yùn)動(dòng)電極電解槽。其中典型的有專利ZL93112449.2公開了一種板框式固定床電極電解槽， 該電解槽采用板框結(jié)構(gòu)，陰極三維電極，陽極采用鉛板、隔膜，并采用全氟離 子交換膜，在對(duì)氨基苯酚的工業(yè)化應(yīng)用過程中主要存在問題是①陰極電流密 度嚴(yán)重分布不均，導(dǎo)致選擇性急劇下降。②為了達(dá)到電解液在陰極表面的流速， 該裝置的循環(huán)量非常大，當(dāng)20。/。硫酸在9(TC作如此大的輸送，這對(duì)大規(guī)模工業(yè) 化生產(chǎn)帶來了巨大的困難。專利ZL93119242.0公開了一種對(duì)氨基苯酚的電解合 成生產(chǎn)方法及設(shè)備，其設(shè)備采用旋轉(zhuǎn)電極，依靠電極的高速旋轉(zhuǎn)來達(dá)到電解液 在電極表面的流速，避免了電解液在槽外循環(huán)量大的問題，但其仍存在缺陷 ①陰極導(dǎo)電采用的是液體汞，因?qū)щ娦阅懿涣迹贿m合大電流使用。②因采用 圓筒分隔式旋轉(zhuǎn)陰極，設(shè)備的單位體積內(nèi)電解面積小。(D該設(shè)備使用壽命短。 專利ZL02216475.8公開了一種帶有多層振動(dòng)網(wǎng)板電極的電解槽，其電極通過機(jī) 械裝置作振動(dòng)，振動(dòng)方向與電流方向垂直，用電極的往復(fù)運(yùn)動(dòng)代替電解液的循環(huán)流動(dòng)，該技術(shù)的主要特點(diǎn)是電流分布均勻，解決了固定床電解槽的缺陷，單 位體積內(nèi)的陰極電極面積大，但要達(dá)到工業(yè)化設(shè)備仍存在問題①陰極單片面 積擴(kuò)大到lm2時(shí)，按該技術(shù)的做法會(huì)產(chǎn)生電流分布不均，如果增加限量電阻， 在一個(gè)50m2 (陰極)的電解槽外接電阻要上千只，這對(duì)制造設(shè)備帶來困難，同時(shí)可靠性也差。②該技術(shù)也未說清楚槽體用何材料制作，在工業(yè)化生產(chǎn)中特別 是運(yùn)動(dòng)電極，這是一個(gè)非常重要的問題。③未說明電解槽的溫度控制。從該專 利的內(nèi)容看其是一種實(shí)驗(yàn)室電化學(xué)裝置，不能適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了解決上述問題，根據(jù)有機(jī)電化學(xué)合成反應(yīng)要求， 提供一種帶有運(yùn)動(dòng)電極的箱式電解槽設(shè)備，該電解槽單位體積電解面積大，可 適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。本實(shí)用新型所需要解決的技術(shù)問題可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn) 一種帶有運(yùn)動(dòng)電極的箱式電解槽設(shè)備，包括通過槽支架支撐的陰極箱體，在所述陰極箱體上設(shè)置有電解液出口； 設(shè)置于陰極箱體外的外水套箱，在所述外水套箱上設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)液進(jìn)、 出口；設(shè)置于陰極箱體上的箱蓋板；設(shè)置于箱蓋板上的電解液進(jìn)料裝置和電解液攪拌裝置，所述電解液進(jìn)料裝 置包含有一電解液進(jìn)料口；設(shè)置于陰極箱體內(nèi)的若干陰極室和若干陽極室，所述陰極室和陽極室通過 若干固定于陰極箱體內(nèi)的隔膜隔開，其中隔膜內(nèi)為陽極室，隔膜外為陰極室；插入每一陽極室內(nèi)的陽極，所述陽極懸掛于所述箱蓋板上，并與設(shè)置在陰 極箱體上的陽極銅排電連接；插入每一陰極室內(nèi)的陰極，所述陰極與設(shè)置在陰極箱體上的陰極銅排電連 接，其特征在于，還包括設(shè)置于箱體蓋板上的傳動(dòng)裝置；設(shè)置于所述傳動(dòng)裝置的輸出軸上的曲柄；與曲柄連接的搖桿機(jī)構(gòu)；與所述搖桿機(jī)構(gòu)連接并用以串接所述陰極的連桿。所述陰極上下運(yùn)動(dòng)的振幅20-200mm，頻率50-300次/分，所述陰極運(yùn)動(dòng)速 度根據(jù)電合成產(chǎn)品確定。由于采用了如上的技術(shù)方案，傳動(dòng)裝置帶動(dòng)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)，而曲柄又通過搖桿機(jī) 構(gòu)以及連桿帶動(dòng)陰極，在陰極室內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，增大了單位體積中電解面積，如 單臺(tái)2m3電解槽內(nèi)具有100-200m2電解面積，以適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。本實(shí)用新型的陰極包括一陰極框架和設(shè)置在陰極框架上的若干片棱形波紋 網(wǎng)板以及用以連接所述棱形波紋網(wǎng)板的電流均布導(dǎo)線。所述棱形波紋網(wǎng)板的數(shù)量為5-15片，每一片棱形波紋網(wǎng)板為厚度0.2-0.6mm 金屬板，其拉網(wǎng)延伸率為1.3-1.4%。所述電流均布導(dǎo)線長度所產(chǎn)生的電壓降大于反應(yīng)電壓50-200%。本實(shí)用新型在所述由隔膜形成的陽極室內(nèi)設(shè)置有輔助電極，所述輔助電極 與所述陽極銅排電連接。所述輔助電極為盒式結(jié)構(gòu)，由金屬微孔輔助電極和絕 緣微孔板組合而成。所述陽極采用鈦基氧化銥、鈦基P-Pb02、 DSA或其它不溶性陽極，可以根 據(jù)不同的電解液來選用合適的電極。所述陰極箱體的材料與陰極材料相同，同時(shí)配有限流電阻，其電壓降與陰 極電壓降相等。本實(shí)用新型的陰極采用多層電極并取消限流外接電阻，通過電流均布導(dǎo)線 的電壓降來實(shí)現(xiàn)電流分布均勻，所得產(chǎn)品收率提高，陰極箱體采用陰極防腐措 施，延長了陰極箱體的使用壽命，傳動(dòng)裝置的動(dòng)力輸入、輸出設(shè)置在箱體蓋板 上，無需密封圈，潤滑漏油的可能性不存在，也降低了維修費(fèi)用。


以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。 圖1為本實(shí)用新型的正面結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實(shí)用新型的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解， 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述。如圖l、 2所示， 一種帶有運(yùn)動(dòng)電極的箱式電解槽設(shè)備，包括通過槽支架16 支撐的陰極箱體4，在陰極箱體4上設(shè)置有電解液出口 10，當(dāng)需要更換電解液 時(shí)，從電解液出口10流出。在陰極箱體4外設(shè)置有一外水套箱6，在外水套箱 6上設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)液進(jìn)口 9和出口 5，溫度調(diào)節(jié)液進(jìn)口 9的位置高于溫度調(diào)節(jié) 液出口5的位置，當(dāng)電解液需要進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)時(shí)，通過溫度調(diào)節(jié)液進(jìn)口9加入 溫度調(diào)節(jié)液，而與電解液進(jìn)行熱交換后的溫度調(diào)節(jié)液又從溫度調(diào)節(jié)液出口 5流 出。在陰極箱體4上設(shè)置有箱蓋板19，在箱蓋板19上設(shè)置有電解液進(jìn)料裝置 12和電解液攪拌裝置7，電解液攪拌裝置為一攪拌泵，通過攪拌泵使陰極箱體4 內(nèi)的電解液循環(huán)流動(dòng)，密度趨于一致。當(dāng)陰極箱體4內(nèi)的電解液濃度下降時(shí)， 可以通過電解液進(jìn)料裝置12的電解液進(jìn)料口 14向陰極箱體4內(nèi)補(bǔ)充電解液。.在陰極箱體4內(nèi)的若干陰極室20和若干陽極室21，陰極室20和陽極室21 通過若干固定于陰極箱體4內(nèi)的隔膜18隔開，其中隔膜18內(nèi)為陽極室21，隔 膜18外為陰極室20;在由隔膜18形成的陽極室21內(nèi)設(shè)置有輔助電極17，輔 助電極17與設(shè)置在陰極箱體4上的陽極銅排15電連接。輔助電極17為盒式結(jié) 構(gòu)，由金屬微孔輔助電極和絕緣微孔板組合而成。在每一陽極室21內(nèi)插有一陽 極2，陽極2懸掛于箱蓋板19上，并與設(shè)置在陰極箱體4上的陽極銅排15電連 接；陽極2采用鈦基氧化銥、鈦基P-Pb02、 DSA或其它不溶性陽極，可以根據(jù) 不同的電解液來選用合適的電極。在每一陰極室20內(nèi)插有一陰極3，所有的陰極3通過一連桿22串接，每一 陰極3通過軟連接23與設(shè)置在陰極箱體4上的陰極銅排8電連接。每一陰極包 括一陰極框架31和設(shè)置在陰極框架31上的5-15片棱形波紋網(wǎng)板32以及用以連 接棱形波紋網(wǎng)板32的電流均布導(dǎo)線33。每一片棱形波紋網(wǎng)板32為厚度 0.2-0.6mm金屬板，其拉網(wǎng)延伸率為1.3-1.4%。電流均布導(dǎo)線33長度所產(chǎn)生的 電壓降大于反應(yīng)電壓50-200%。在箱體蓋板19上設(shè)置有一傳動(dòng)裝置1，傳動(dòng)裝置1通常包括一電動(dòng)機(jī)和由電 動(dòng)機(jī)通過皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)箱11構(gòu)成，傳動(dòng)裝置1的傳動(dòng)動(dòng)力的輸入和輸出在傳動(dòng)箱ll頂部，不需密封圈，因此降低了維護(hù)成本。在傳動(dòng)箱的輸出軸
上固定有曲柄24，搖桿機(jī)構(gòu)25也安裝在箱體蓋板19上，搖桿機(jī)構(gòu)25由曲柄帶 動(dòng)上下?lián)u擺運(yùn)動(dòng)，而搖桿機(jī)構(gòu)25的輸出端又與連桿23連接，帶動(dòng)所有的陰極3 在陰極室20內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，陰極3上下運(yùn)動(dòng)的振幅20-200mm，頻率50-300次/ 分，陰極3運(yùn)動(dòng)速度根據(jù)電合成產(chǎn)品確定。陰極3的上下運(yùn)動(dòng)，增大了單位體 積中電解面積，如單臺(tái)21113電解槽內(nèi)具有100-2001112電解面積，以適合工業(yè)化規(guī) 模生產(chǎn)。
陰極箱體4的材料與陰極3材料相同，同時(shí)配有限流電阻，其電壓降與陰 極電壓降相等。 實(shí)施例1
在以硝基苯為原料，電還原法生產(chǎn)對(duì)氨基苯酚的帶運(yùn)動(dòng)電極的箱式電解槽 內(nèi)，陰極3電流密度為100A/m2，振動(dòng)頻率為150次/分，振幅25mm，陰極3 與電解液之間的相對(duì)速度為5cm/sec。陽極2電流密度為1200A/m2。隔膜18為 無機(jī)膜，并配有輔助電極17，電流30A/m2。陰極液和陽極液均為20%的硫酸， 陰極液溫度為85—9(TC。當(dāng)電解槽電流為12000A時(shí)，硝基苯從反應(yīng)原料進(jìn)口 13加入，加入量為12.4kg/h，反應(yīng)結(jié)束后電解液中對(duì)氨基苯酚的濃度為100g/L， 對(duì)氨基苯酚的收率為82%，其它副產(chǎn)品(主要含苯胺)收率為18%。
實(shí)施例2
在以硝基苯為原料，電還原法生產(chǎn)對(duì)氨基苯酚的帶運(yùn)動(dòng)電極的箱式電解槽 內(nèi)，其陰極3采用IO片棱形波紋網(wǎng)板結(jié)構(gòu)，電流密度為150A/m2，振動(dòng)頻率為 250次/分，振幅100mm，陰極3與電解液之間的相對(duì)速度為35cm/sec。陽極2 為鈦基氧化銥電極，電流密度為1200A/m2。隔膜18為無機(jī)膜，并配有輔助電極 17，電流80A/m2。陰極液和陽極液均為20%的硫酸，陰極液溫度為85—9(TC。 當(dāng)電解槽電流為12000A時(shí)，硝基苯加入量為12.4kg/h，反應(yīng)結(jié)束后電解液中對(duì) 氨基苯酚的濃度為107g/L，對(duì)氨基苯酚的收率為88%,其它副產(chǎn)品(主要含苯 胺)收率為12%。實(shí)施例3
在以硝基苯為原料，電還原法生產(chǎn)對(duì)氨基苯酚的帶運(yùn)動(dòng)電極的箱式電解槽
內(nèi)，其陰極3采用15片棱形波紋網(wǎng)板結(jié)構(gòu)，電流密度為200A/m2，振動(dòng)頻率為 300次/分，振幅200mm，陰極3與電解液之間的相對(duì)速度為70cm/sec。陽極2 為鈦基釕電極，電流密度為1200A/m2。隔膜18為無機(jī)膜，并配有輔助電極17， 電流120A/m2。陰極液和陽極液均為20%的硫酸，陰極液溫度為85—90'C。當(dāng) 電解槽電流為12000A時(shí)，硝基苯加入量為12.4kg/h，反應(yīng)結(jié)束后電解液中對(duì)氨 基苯酚的濃度為109g/L，對(duì)氨基苯酚的收率為89%，其它副產(chǎn)品(主要含苯胺) 收率為11%。
以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。 本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例 和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范 圍的前提下本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保 護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等 同物界定。
權(quán)利要求1.一種帶有運(yùn)動(dòng)電極的箱式電解槽設(shè)備，包括通過槽支架支撐的陰極箱體，在所述陰極箱體上設(shè)置有電解液出口；設(shè)置于陰極箱體外的外水套箱，在所述外水套箱上設(shè)置有溫度調(diào)節(jié)液進(jìn)、出口；設(shè)置于陰極箱體上的箱蓋板；設(shè)置于箱蓋板上的電解液進(jìn)料裝置和電解液攪拌裝置，所述電解液進(jìn)料裝置包含有一電解液進(jìn)料口；設(shè)置于陰極箱體內(nèi)的若干陰極室和若干陽極室，所述陰極室和陽極室通過若干固定于陰極箱體內(nèi)的隔膜隔開，其中隔膜內(nèi)為陽極室，隔膜外為陰極室；插入每一陽極室內(nèi)的陽極，所述陽極懸掛于所述箱蓋板上，并與設(shè)置在陰極箱體上的陽極銅排電連接；插入每一陰極室內(nèi)的陰極，所述陰極與設(shè)置在陰極箱體上的陰極銅排電連接，其特征在于，還包括設(shè)置于箱體蓋板上的傳動(dòng)裝置；設(shè)置于所述傳動(dòng)裝置的輸出軸上的曲柄；與曲柄連接的搖桿機(jī)構(gòu)；與所述搖桿機(jī)構(gòu)連接并用以串接所述陰極的連桿。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的箱式電解槽設(shè)備，其特征在于，所述陰極上下運(yùn) 動(dòng)的振幅20-200mm，頻率50-300次/分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的箱式電解槽設(shè)備，其特征在于，所述的陰極包括 一陰極框架和設(shè)置在陰極框架上的若干片棱形波紋網(wǎng)板以及用以連接所述棱形 波紋網(wǎng)板的電流均布導(dǎo)線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的箱式電解槽設(shè)備，其特征在于，所述棱形波紋網(wǎng) 板的數(shù)量為5-15片，每一片棱形波紋網(wǎng)板為厚度0.2-0.6mm金屬板，其拉網(wǎng)延 伸率為1.3-1.4%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的箱式電解槽設(shè)備，其特征在于，所述電流均布導(dǎo) 線長度所產(chǎn)生的電壓降大于反應(yīng)電壓50-200%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的箱式電解槽設(shè)備，其特征在于，在所述由隔膜形 成的陽極室內(nèi)設(shè)置有輔助電極，所述輔助電極與所述陽極銅排電連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的箱式電解槽設(shè)備，其特征在于，所述輔助電極為 盒式結(jié)構(gòu)，由金屬微孔輔助電極和絕緣微孔板組合而成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的箱式電解槽設(shè)備，其特征在于，所述陽極為鈦基 氧化銥、鈦基P-Pb02或DSA陽極。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的箱式電解槽設(shè)備，其特征在于，所述陰極箱體的 材料與陰極材料相同，同時(shí)配有限流電阻，其電壓降與陰極電壓降相等。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種帶有運(yùn)動(dòng)電極的箱式電解槽設(shè)備，包括陰極箱體、傳動(dòng)裝置、傳動(dòng)箱、陰極、陽極、隔膜，其中，所述陰極為框架式運(yùn)動(dòng)電極，內(nèi)有電流均布導(dǎo)線，所述陰極通過連桿、曲柄、搖桿機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)裝置相連。由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的單位體積中電解面積大，如單臺(tái)2m³電解槽內(nèi)具有100-200m²電解面積，且電流密度分布均勻。本實(shí)用新型采用多層電極并取消限流外接電阻，通過電流均布導(dǎo)線的電壓降來實(shí)現(xiàn)電流分布均勻，所得產(chǎn)品收率提高，同時(shí)陰極箱體采用防腐措施，延長了箱體的使用壽命，傳動(dòng)裝置的動(dòng)力輸入、輸出在傳動(dòng)箱頂部無需密封圈，潤滑漏油的可能性不存在，也降低了維修費(fèi)用。
文檔編號(hào)C25B9/12GK201326021SQ20082006105
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2008年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月25日
發(fā)明者陸成就 申請(qǐng)人:陸成就