氯化钠电解池和氯化钠电解系统的制作方法

本申请涉及电解装置的，更具体地说，它涉及一种氯化钠电解池和氯化钠电解系统。

背景技术：

1、钠是自然界中较为丰富的元素，金属钠具备较高的化学反应活性，其主要下游产品有靛蓝染料、医药中间体和农药核反应堆。由于金属钠的价格敏感度不高，具有较为广阔的市场潜力。

2、金属钠单质制法主要有以下几种：氯化钠熔融电解法、烧碱熔融电解法、β-alo3隔膜电解法。目前，行业内的主流方法为β-alo3隔膜电解法。β-alo3隔膜电解法以镍制作阳极，钢制作阴极，β-alo3 管作为隔膜，氯化钠填充在隔膜中，氯化钠熔融，游离钠离子透过隔膜迁移至阴极区生产钠。

3、基于上述原理，公开号为cn114622248a的中国专利公开了一种电解氯化钠方法及装置，该装置中在β-alo3 隔膜管内填充氯化钠粉体和第二电解质，阳极插入至β-alo3 隔膜管中，β-alo3 隔膜管外层涂覆导电层，通过导电连接片电性连接阴极容器，生成的金属钠汇集在阴极容器中。该装置目前只适合于实验室制备金属钠，其原因在于：负极壳体与β-alo3 隔膜管之间通过导电层和导电连接片实现电子的传输，每个负极壳体中仅限制于安装一个β-alo3 隔膜管，导致金属钠的生产效率低，限制了此装置的发展。

技术实现思路

1、本申请利用隔膜电解法的原理，设计了一种新型氯化钠电解池，并对应设计了氯化钠电解系统，能够实现工业化生产金属钠，金属钠的生产高效。

2、第一方面，本申请提供一种氯化钠电解池，采用如下的技术方案：

3、一种氯化钠电解池，包括，

4、负极壳体，所述负极壳体上开设有电解质流入口和电解质流出口；

5、电解质陶瓷隔膜筒，设置于所述负极壳体内，包括两根相对设置的导电支撑管、固定在导电支撑管内侧的β”-al2o3隔膜管，两根所述β”-al2o3隔膜管构成双向开口，所述导电支撑管固定在所述负极壳体内，所述导电支撑管上开设有网孔，所述电解质陶瓷隔膜筒的个数至少有2个；

6、金属钠汇集管道，固定于所述导电支撑管外侧，所述金属钠汇集管道与所述网孔连通，所述金属钠汇集管道的流出口伸出所述负极壳体；

7、正极棒，设置于两根相对设置的所述β”-al2o3隔膜管之间，所述正极棒固定在所述负极壳体上；

8、绝缘件，设置于所述正极棒和所述负极壳体之间。

9、通过采用上述技术方案，负极壳体内可以同时安装多个电解质陶瓷隔膜筒，由于两根β”-al2o3隔膜管构成双向开口，形成电解质的流通通道，供电解质在电解质陶瓷隔膜筒之间流动；导电支撑管既能够起到支撑作用，用于固定β”-al2o3隔膜管，又能够作为导电介质，电解质的钠离子通过β”-al2o3隔膜管和导电支撑管上的网孔，转变为金属钠，汇集在金属钠汇集管道内。通过金属钠汇集管道排出负极壳体，从而提升金属钠的生产效率。氯气夹杂在熔融电解质中，随熔融电解质从电解质流出口排出，进行后续分离、收集等操作。

10、进一步的，所述电解质流入口位于所述电解质流出口的下方，且，所述电解质流入口与所述电解质流出口在所述负极壳体的同一侧。

11、通过采用上述技术方案，熔融电解质能够由下至上、从负极壳体的一侧流动至另一侧，流动行程长，从而实现充分电解。

12、进一步的，所述负极壳体内壁和所述正极棒外层上均设置有防腐绝缘层。

13、通过采用上述技术方案，防腐绝缘层的材质包括但限于聚四氟乙烯，绝缘防腐层起到防腐和绝缘的作用，有利于延长氯化钠电解池的使用寿命。

14、第二方面，本申请提供一种氯化钠电解系统，采用如下技术方案：

15、一种氯化钠电解系统，包括：

16、前述氯化钠电解池；

17、加热装置，安装在所述氯化钠电解池外；

18、电解质循环补充装置，连接在所述氯化钠电解池上，包括气液分离罐、电解质输送器和电解质循环泵，所述气液分离罐的流入口与所述氯化钠电解池的电解质流出口连通，所述气液分离罐的流出口与所述电解质循环泵的液体流入口相连通，所述电解质循环泵的物料流入口与所述电解质输送器的物料流出口连通，所述电解质循环泵的物料流出口与所述氯化钠电解池的电解质流入口连通；

19、金属钠储罐，连接在所述氯化钠电解池的金属钠汇集管道上。

20、通过采用上述技术方案，持续补充的氯化钠粉体从电解质输送器中加入氯化钠电解系统中，电解质循环泵作为动力原件，对混合均匀的电解质起到泵送作用，电解质浆料进入至氯化钠电解池中；加热装置在氯化钠电解池外对负极壳体进行加热，氯化钠正负极通电，电解质电离出游离的钠离子，透过电解质陶瓷隔膜筒生成金属钠，金属钠从金属钠汇集管道流入至金属钠储罐中；而氯化钠电解池生产的氯气则随电解质流入至气液分离罐中，氯气与电解质分离，电解质流入至电解质循环泵中，与新补充的电解质混合，重新进入至氯化钠电解池中，实现循环利用。因此，此氯化钠电解系统能够持续加入氯化钠粉体，实现高效电解。同时，氯化钠等电解质粉体能够与熔融电解质形成较好的混合，进入至氯化钠电解池中，电解质浆料的粘度大，生产的氯气不易将电解质粉体带出氯化钠电解池，能够保证氯化钠电解系统的运转安全性。

21、进一步的，所述电解质循环补充装置中还包括电解质换热器，所述电解质换热器位于所述电解质循环泵与所述氯化钠电解池之间。

22、通过采用上述技术方案，电解质换热器一方面起到缓冲作用，避免电解质浆料的冲击力过大，提高系统运行的稳定性；另一方面，混合均匀的电解质浆料在电解质换热器内换热升温，充分利用循环电解质的余热。

23、进一步的，所述气液分离罐、所述电解质输送器、所述电解质换热器和所述电解质循环泵内壁均设置有防腐膜。

24、通过采用上述技术方案，防腐膜的材质包括但不限于聚四氟乙烯，防腐膜的防腐作用能够延长氯化钠电解系统的使用寿命。

25、进一步的，所述加热装置包括导热箱体、循环油泵和加热器，所述导热箱体位于所述氯化钠电解池外，所述导热箱体上开设有导热油流入口和导热油流出口，所述导热油流入口与所述导热油循环泵的泵入口连通，所述导热油循环泵的泵出口与所述加热器的流体流入口相连通，所述加热器的流体流出口与所述导热油流入口连通。

26、通过采用上述技术方案，导热箱体、循环油泵和加热器相互配合，能够实现导热油的循环使用，既能够节约能源，又能够严格控制电解反应温度。

技术特征：

1.一种氯化钠电解池，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种氯化钠电解池，其特征在于：所述电解质流入口(111)位于所述电解质流出口(112)的下方，且，所述电解质流入口(111)与所述电解质流出口(112)在所述负极壳体(11)的同一侧。

3.如权利要求1所述的一种氯化钠电解池，其特征在于：所述负极壳体(11)内壁和所述正极棒(14)外层上均设置有防腐绝缘层(16)。

4.一种氯化钠电解系统，其特征在于，包括：

5.如权利要求4所述的一种氯化钠电解系统，其特征在于：所述电解质循环补充装置(3)中还包括电解质换热器(33)，所述电解质换热器(33)位于所述电解质循环泵(34)与所述氯化钠电解池(1)之间。

6.如权利要求5所述的一种氯化钠电解系统，其特征在于：所述气液分离罐(31)、所述电解质输送器(32)、所述电解质换热器(33)和所述电解质循环泵(34)内壁均设置有防腐膜。

7.如权利要求4所述的一种氯化钠电解系统，其特征在于：所述加热装置(2)包括导热箱体(21)、循环油泵(22)和加热器(23)，所述导热箱体(21)位于所述氯化钠电解池(1)外，所述导热箱体(21)上开设有导热油流入口和导热油流出口，所述导热油流入口与所述导热油循环泵的泵入口连通，所述导热油循环泵的泵出口与所述加热器(23)的流体流入口相连通，所述加热器的流体流出口与所述导热油流入口连通。

技术总结本申请具体公开了一种氯化钠电解池和氯化钠电解系统。该氯化钠电解池包括负极壳体、电解质陶瓷隔膜筒、金属钠汇集管道、正极棒和绝缘件，电解质陶瓷隔膜筒包括与负极壳体固定连接的导电支撑管和套设在支撑管外的β”‑Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;隔膜管，电解质陶瓷隔膜筒至少有2个，金属钠汇集管道安装在导电支撑管内，正极棒安装在相邻两个电解质陶瓷隔膜筒之间，绝缘件固定在正极棒和负极壳体之间。熔融态电解质在负极壳体中流动，多个电解质陶瓷隔膜筒能够同步进行电解，生产的金属钠通过金属钠汇集管道排出负极壳体，从而提升金属钠的生产效率。使用该氯化钠电解池的氯化钠电解系统既能够实现金属钠高效生产，又能够保证生产的安全性。技术研发人员：周冲,王牧远受保护的技术使用者：周冲技术研发日：技术公布日：2024/6/20