一种用于电解制备过硫酸铵的电解槽的制作方法

本实用新型属于过硫酸铵的制备技术领域，特别涉及一种用于电解制备过硫酸铵的电解槽。

背景技术：

电解法生产过硫酸铵以稀硫酸铵为原料进行制备，属于阳极反应。电解过程中，阴阳极发生的电化学反应为：阳极：2so4^-–2e→(nh4)2s2o8，阴极：2h 2e→h2↑，反应过程中会产生大量氢气。

目前国内传统过硫酸铵电解生产工艺，基本上采用敞口式电解槽，阴极使用铅板，阳极和阴极之间隔膜使用素瓷管。此工艺存在的主要问题有：(1)敞口式电解槽，阴极副产的氢气不易收集，散逸在生产车间中，容易引发安全事故；(2)阴极使用铅板，易变形，造成阴阳极之间距离变化，影响电解效率，增加电耗；同时，使用铅板做阴极会产生危废铅泥，增加处理成本，造成环境污染；(3)阳极与阴极之间距离偏大，影响电解效率，电耗较高；(4)阳极与阴极之间使用素瓷管做隔膜，素瓷管孔隙不均匀，为10-40μm，容易造成产品质量下降，成品含量低的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于电解制备过硫酸铵的电解槽，以解决目前用于制备过硫酸铵的电解槽存在的产品质量低、电解效率低、存在安全隐患等问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于电解制备过硫酸铵的电解槽，所述电解槽包括：

盖件，所述盖件盖设于所述电解槽的外壳开口端，且与电解槽的外壳形成密闭结构；

电极组件，设置于所述电解槽的外壳内，用于电解制备过硫酸铵；其中，所述电极组件包括：

阴极，设置于所述电解槽的外壳内，所述电解槽的阴极为石墨盒；

隔膜，所述隔膜为管型隔膜；

阳极，所述阳极设置于所述管型隔膜内部；

阳极盒，所述阳极盒连接于所述管型隔膜远离所述盖件的一端，所述阳极盒用于储存阳极液，所述阳极盒设置于所述石墨盒内部。

进一步地，所述阳极为铂金。

进一步地，所述铂金缠绕在钽包铜上，所述钽包铜插在所述管型隔膜中。

进一步地，所述管型隔膜为陶瓷管。

进一步地，所述陶瓷管的孔隙度为10-20μm。

进一步地，所述阳极与阴极之间的距离为25mm。

进一步地，所述阴极外侧设置有降温水管。

进一步地，所述降温水管为u型管。

进一步地，所述电极组件为多组，各组所述电极组件通过阳极液管串联。

与最接近的现有技术相比，本实用新型提供的技术方案具有如下优异效果：

(1)采用密闭的电解槽，能全部收集副产的氢气，减少车间内氢气的无组织排放，降低安全风险；

(2)采用石墨作为阴极材质，导电性好，电解效率高，降低电耗；硬度高，不易变形，阴阳极之间距离稳定，降低电耗；不会产生危废，减少处理成本，减小对环境的危害；

(3)将阳极盒设置在石墨阴极的内部，缩小阳极与阴极之间距离，提高电解效率，降低电耗；

(4)采用新型的陶瓷管作为阳极与阴极之间隔膜，孔隙更加均匀，提高产品质量。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1是本实用新型的电解槽的正视图(降温水管的进口、出口在大盖之上，图中未示出)；

图2是本实用新型的电解槽的俯视图；

图3是本实用新型的电解槽的阳极的示意图；

图4是本实用新型的电解槽的左视图；

图5是本实用新型的电解槽的阳极盒的连接示意图；

图中：1-盖件，2-外壳，3-降温水管，4-石墨阴极，5-陶瓷管，6-钽包铜，7-阳极铂金，8-阳极液管，9-阳极盒。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，比如管道、设备等，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型的用于电解制备过硫酸铵的电解槽包括盖件1，盖件1盖在外壳2的开口端，与电解槽的外壳形成密闭结构。本实用新型的电解槽还还包括电极组件，电极组件设置于电解槽的外壳内，用于电解制备过硫酸铵。电极组件具体包括：阴极，设置于电解槽的外壳内，电解槽的阴极为石墨盒；隔膜，具体为管型隔膜；阳极，设置于管型隔膜内部；阳极盒，连接于管型隔膜远离盖件的一端，阳极盒用于储存阳极液，阳极盒设置于所述石墨盒内部。

如图1所示，石墨阴极4为上部敞口的石墨盒，石墨阴极4外侧设置有降温水管3。如图4所示，降温水管3具体为u型管，贴在石墨阴极4的外侧。对于降温水管的设置，为了达到较好的降温效果，可以在石墨阴极的两侧均设置。当然，如果能够满足降温需求，也可以仅在一侧设置降温水管。

本实用新型的电解槽的隔膜为管型隔膜，优选为陶瓷管，替换现有的素瓷板，隔膜的孔隙度由原来的10-40μm变为15μm，该孔隙度的设置能够使得隔膜的孔隙较为均匀，提高产品质量。

如图2所示，本实用新型的电解槽的阳极位于陶瓷管内部，陶瓷管远离盖件的一端(即下端)连接有阳极盒9，阳极盒9用于储存阳极液，阳极盒9位于石墨盒内部。阴阳极的距离由原来的37.5mm缩短为25mm(原来阴极是整块铅板弯折形成的凹槽，阳极放置在凹槽里面)，降低了阴阳极之间的电阻，进而降低了电能消耗。

本实用新型的电解槽的阳极的示意图如图3所示，图3的右半部分为阳极的局部放大图，具体的，阳极铂金7缠绕在钽包铜6上。具体应用时，钽包铜6的长度约1m左右。如图2所示，20根阳极铂金7、20个陶瓷管5和1个阳极盒共同组成一级阳极装置，图2中共有6级。如图5所示，每一级阳极装置对应放入阴极石墨盒里面，形成一级完整的电极反应发生装置。

如图2所示，缠绕阳极铂金7的钽包铜6插在陶瓷管5中；陶瓷管5作为阳极铂金7和石墨阴极4之间的隔膜。阳极液管8用于输送阳极液，图2中，左侧为阳极进液，阳极液先从底部进入阳极盒，然后再进入陶瓷管5内部，阳极液下进上出，电解反应一级一级地向下进行。

本实用新型的用于电解制备过硫酸铵的电解槽，通过在电解槽的外壳2上加装盖件1，能全部收集副产的氢气，减少车间内氢气的无组织排放，降低安全风险；通过将电解阴极改为石墨阴极4，可以降低电耗、减小对环境的危害；通过将阳极盒设置在石墨阴极的内部，进一步缩小阳极与阴极之间距离，提高电解效率，降低电耗；通过采用新型的陶瓷管5(市售产品)作为阳极与阴极之间隔膜，使得孔隙更加均匀，提高产品质量。

在其他实施例中，根据需求，可以将阳极盒中对应的阳极铂金的数量设置为其他根数，比如10根、15根、25根等，电解槽中电极反应的级数也可以设置为其他级数，比如4级、5级、7级等。

本实用新型所提供用于电解制备过硫酸铵的电解槽不仅限于上述结构，只要采用了本实用新型方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本实用新型的保护范围内。

以下结合生产中制备过硫酸铵的具体工艺过程，对于本实用新型用于电解制备过硫酸铵的电解槽的具体应用进行进一步说明。

采用上述电解才制备过硫酸铵的具体工艺主要包括以下步骤：

(1)将阴极地罐加水，缓慢加入硫酸，待酸度1.0～1.3mol/l打至阴极高位槽，经电解槽流回阴极地罐内，加硫酸调节酸度到1.0～1.3mol/l。

(2)将离心母液打至配料岗位二次配料1#罐，将浓缩出来的湿料硫酸铵投入1#罐中，开启搅拌一段时间后，此溶液通过管道流入二次配料2#罐内，开启打液泵将此溶液打入电解高位槽，硫酸铵含量应控制在460～490g/l；

(3)分别开启阴阳极打液泵，将配料岗位准备的阴阳极电解液打入阴阳极高位槽内，打开高位槽放液底阀，打开电解槽阴阳极加料小阀门，使阴阳极电解液均匀流入电解槽内，开启循环水进出口阀门以保证电解温度，调整整流柜电压后，调节循环水的大小以控制温度在35～45℃之间，调整阴阳极流速，使阴极出口溶液ph值控制在1～2；

(4)阳极电解回流液回流至4#投料釜，在这里完成一次配料，投硫酸铵，边搅拌边投料，使料充分溶解，此溶液流入3#配料釜内，经溢流管流入4#投料罐内，通氨至ph值为7以下，开启打液泵，打溶液经过滤器去结晶；

(5)阴极电解回流液回流至1#配酸地罐内，加酸加水至酸度为1.0～1.3mol/l，打回电解高位槽往复循环使用；

(6)从过滤器打过来的结晶液按顺序1#→12#接液(实际生产中有12个结晶罐)，待结晶液接至罐内搅拌横梁时开启搅拌，直至打满整罐液后，改口开启2#罐接液阀门，关闭1#进液阀门，同时开启1#进出口降温盐水阀门，匀速降温至-7～0℃时，关闭盐水进出口阀门，待2#罐打满液后，开启2#进出口盐水阀门，为2#降温，如此循环结晶温度降至-7～0℃后，通知离心岗位人员准备下料；

(7)待结晶降到温度后，打开结晶釜的釜底阀门，将料液分次放入离心机内进行离心，湿品接入料车进行烘干。

在上述实施例中，每生产1吨过硫酸铵，电耗由原来的2580度降至2010度。

按照年产10000吨过硫酸铵、电0.54元/度。本实用新型年可实现经济效益如下：每年可节省(2580-2010)×10000＝570万度，每年可增加效益570万×0.54＝307.8万元。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。